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2017

Evaluation de la qualité de l’air à proximité de la chaufferie biomasse du CHU de Brabois (SEEV - DALKIA)

Campagne de mesures hiver 2017

REF : PROJ-EN-033_1

Evaluation de la qualité de l’air à proximité de la chaufferie biomasse du CHU de

Brabois (SEEV - DALKIA)

PROJ-EN-033_1

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CONDITIONS DE DIFFUSION

Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci-dessous :

Licence ouverte de réutilisation d'informations publiques

Sur demande, ATMO Grand Est met à disposition les caractéristiques des techniques de

mesures et des méthodes d’exploitation des données mises en œuvre ainsi que les normes

d’environnement en vigueur.

ATMO Grand Est peut rediffuser ce document à d’autres destinataires.

Rapport non rediffusé en cas de modification ultérieure des données.

PERSONNES EN CHARGE DU DOSSIER

Rédaction : Jantzem Emmanuel, Ingénieur d’études

Relecture :

Petit Jean-Eudes, Ingénieur d’études Deprost Raphaèle, Responsable Unité Projets

Approbation : Rivière Emmanuel, Responsable Pôle Exploitation

Référence du modèle de rapport : COM-FE-001_1

Référence du rapport : PROJ-EN-033_1

Date de publication : 27/06/2017

ATMO Grand Est

Espace Européen de l’Entreprise – 5 rue de Madrid – 67300 Schiltigheim

Tél : 03 88 19 26 66 - Fax : 03 88 19 26 67

Mail : [email protected]

https://www.etalab.gouv.fr/wp-content/uploads/2014/05/Licence_Ouverte.pdf

mailto:[email protected]

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SOMMAIRE

RÉSUMÉ .................................................................................................................................................................................................................. 3

INTRODUCTION ................................................................................................................................................................................................... 4

1. METHODES ET MOYENS MIS EN ŒUVRE .............................................................................................................................................. 5

1.1. MATERIELS ........................................................................................................................................................................................... 5

1.2. PERIODES DE MESURES ET STRATEGIE D’ECHANTILLONNAGE ........................................................................................ 6

1.3. LOCALISATION DU POINT DE MESURES .................................................................................................................................... 6

2. POLLUANTS MESURES, ORIGINES, EFFETS SUR LA SANTE ET L’ENVIRONNEMENT ............................................................... 7

2.1. LE BLACK CARBON ............................................................................................................................................................................ 7

2.1.1. Origines ....................................................................................................................................................................................... 7

2.1.2. Effets sur la santé ..................................................................................................................................................................... 8

2.2. LE DIOXYDE D’AZOTE....................................................................................................................................................................... 9

2.2.1. Origines ....................................................................................................................................................................................... 9


2.2.3. Effets sur l’environnement ..................................................................................................................................................... 9

2.3. LES PARTICULES EN SUSPENSION PM10 ................................................................................................................................... 9

2.3.1. Origines ....................................................................................................................................................................................... 9


2.3.3. Effets sur l’environnement ..................................................................................................................................................... 9

2.4. LE DIOXYDE DE SOUFRE................................................................................................................................................................ 10

2.4.1. Origines ..................................................................................................................................................................................... 10

2.4.2. Effets sur la santé ................................................................................................................................................................... 10

2.4.3. Effets sur l’environnement ................................................................................................................................................... 10

3. REGLEMENTATION EN VIGUEUR ........................................................................................................................................................... 10

4. CONDITIONS METEOROLOGIQUES OBSERVEES SUR LES PERIODES DE REALISATION DES MESURES ........................ 11

5. RESULTATS DES MESURES DE CARBONE SUIE .................................................................................................................................. 12

5.1. EVOLUTION DES CONCENTRATIONS EN CARBONE SUIE AU COURS DES PERIODES DE MESURES PRINTANIERE 2016 ET HIVERNALE 2017................................................................................................................................................... 12

5.2. COMPARAISON DES RESULTATS AVEC D’AUTRES SITES SUIVIS DANS LE GRAND EST LORS DE LA PERIODE HIVERNALE 2017 ............................................................................................................................................................................................... 13

5.3. PROFILS JOURNALIERS .................................................................................................................................................................. 14

5.4. ROSES DE POLLUTION DU BCWB............................................................................................................................................... 15

6. RESULTATS DES POLLUANTS REGLEMENTES .................................................................................................................................... 16

CONCLUSION ..................................................................................................................................................................................................... 18



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RÉSUMÉ

Début 2016, relayées par la mairie de Vandœuvre-lès-Nancy, des plaintes ont été émises par des

riverains de lotissements se situant autour du Centre Hospitalier Universitaire (CHU) de Brabois à

propos d’une nouvelle chaufferie biomasse exploitée depuis janvier 2015 par les Services Energétiques

et Environnementaux de Vandoeuvre (SEEV) et DALKIA. Des nuisances à la fois visuelles et olfactives

ont été mises en avant, posant la question de l’impact de cette installation sur la qualité de l’air

environnant.

A la demande du préfet de Meurthe-et-Moselle, et sur avis de la Direction Régionale de

l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement (DREAL), ATMO Grand Est a été mandatée afin

d’évaluer l’impact potentiel des émissions de la chaufferie sur la qualité de l’air.

ATMO Grand Est a ainsi mené une évaluation de la qualité de l’air sur deux périodes de mesures, à savoir

du 2 mai au 14 juin 2016 (conditions printanières) puis du 31 janvier au 21 mars 2017 (conditions

hivernales) sur le secteur du CHU (parking P3, à proximité des premières habitations de la zone d’étude).

Le suivi du carbone suie, composé notamment émis par le trafic routier et la combustion de biomasse, a

été intégré à l’étude. Cette dernière a pour objectif d’effectuer des mesures lorsque la chaufferie

biomasse est censée avoir la plus forte activité.

Pour les polluants réglementés…

Que ce soit pour la période printanière de 2016 ou la période hivernale de 2017, les moyennes en

dioxyde d’azote et en particules PM10 sont systématiquement inférieures à celles observées sur la

station de fond urbaine de l’agglomération de Nancy-Centre (Charles III). Pour le dioxyde de soufre, les

résultats sont très faibles au niveau du CHU de Brabois, comme en fond urbain de l’agglomération de

Nancy.

Pour le carbone suie…

Pour les deux campagnes de mesures, la contribution des émissions liées au trafic automobile est

prépondérante, de l’ordre de 70 à 75 %. La part restante est à mettre au crédit de la combustion de

biomasse (dont le chauffage au bois).

L’étude spécifique des mesures du carbone suie émis par la combustion de biomasse (BCwb) et par le

trafic routier (BCff) a permis :

D’écarter l’hypothèse de la présence d’une source d’émission importante de carbone suie liée à

la combustion de biomasse dans la zone d’étude.

D’observer que le site du CHU de Brabois est sous l’influence de différentes émissions de

carbone suie mais à des niveaux de fond inférieurs à ceux observés en milieu urbain.

De définir que la source principale de carbone suie issu de la combustion de biomasse est très

certainement le résidentiel avec le chauffage au bois.

De conclure que l’influence des émissions de la chaufferie biomasse sur les niveaux de carbone

suie (BCwb) est difficilement observable sur les résultats et que, dans tous les cas, elle est plus

faible que celle du chauffage au bois du secteur résidentiel.



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INTRODUCTION

ATMO Grand Est est née le 1er janvier 2017 de la fusion d’AIR Lorraine, d’ATMO Champagne-Ardenne

et de l’ASPA. Dans le cadre de son Programme Régional de Surveillance de la Qualité de l’Air pour la

période 2017-20211, à travers l’action 13 « participer à l’élaboration des plans d’actions des acteurs des

secteurs émissifs », ATMO Grand Est poursuit la surveillance de la qualité de l’air pour apporter des

éléments de réponses aux questionnements des riverains en proximité des sources d’émissions,

notamment industrielles.

Début 2016, relayées par la mairie de Vandœuvre-lès-Nancy, des plaintes ont été émises par des

riverains de lotissements se situant autour du Centre Hospitalier Universitaire (CHU) de Brabois à

propos d’une nouvelle chaufferie biomasse exploitée depuis janvier 2015 par les Services Energétiques

et Environnementaux de Vandoeuvre (SEEV) et DALKIA. Des nuisances à la fois visuelles et olfactives

ont été mises en avant, posant la question de l’impact de cette installation sur la qualité de l’air

environnant.

A la demande du préfet de Meurthe-et-Moselle, et sur avis de la Direction Régionale de

l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement (DREAL), ATMO Grand Est a été mandatée afin

d’évaluer l’impact potentiel des émissions de la chaufferie sur la qualité de l’air.

Des premières mesures avaient été initiées dès le printemps 2016, précisément du 2 mai au 14 juin, afin

d’établir un premier état de la situation par rapport à la qualité de l’air sur le secteur du CHU (parking

P3, à proximité des premières habitations de la zone d’étude). Le suivi du carbone suie, composé

notamment émis par le trafic routier et la combustion de biomasse, avait été intégré à l’étude. Il avait

été conclu que la chaufferie SEEV-Dalkia de Brabois n’a pas d’impact sur les polluants réglementés

(particules PM10, dioxyde d’azote (NO2) ou encore dioxyde de soufre (SO2)) pendant la période

considérée. Les concentrations de carbone suie étaient principalement liées au trafic automobile et la

part combustion de biomasse semblait être, en moyenne, majoritairement influencée par le chauffage

au bois résidentiel. Cependant, ces résultats étaient représentatifs d’une période pour laquelle la

production de la chaufferie biomasse était réduite et il a été proposé, en perspective, d’effectuer de

nouvelles mesures en période hivernale où la production énergétique serait plus élevée (chaufferie et

usage du chauffage au bois résidentiel). Suite à la réunion de présentation de ces résultats par ATMO

Grand Est auprès des différents acteurs concernés par l’étude, la préfecture de Meurthe-et-Moselle a

conclu que les investigations devaient se poursuivre avec, au minimum, une période de mesures en

période hivernale.

Ainsi, ce rapport présente les résultats de la deuxième période de mesures qui s’est déroulée en période

hivernale, du 31 janvier au 21 mars 2017. En appui des résultats observés lors de la première campagne

de mesures, de la comparaison des résultats avec des mesures réalisées sur des sites pérennes de la

région Grand Est et par le couplage des données de vents et de concentrations du carbone suie, un bilan

est dressé sur la qualité de l’air du secteur du CHU de Brabois et un avis est donné sur l’impact des

émissions de la chaufferie biomasse.

1 Repartant des PRSQA 2011-2015 des trois anciennes régions.



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1. METHODES ET MOYENS MIS EN ŒUVRE

1.1. MATERIELS

Un laboratoire mobile a été utilisé pour réaliser les différentes campagnes de mesures de la qualité de

l’air sur la commune de Vandœuvre-lès-Nancy. Outre le suivi en continu des concentrations de particules

de diamètre inférieur à 10 microns (PM10), du dioxyde d’azote (NO2) et du dioxyde de soufre (SO2), un

analyseur spécifique pour le suivi du carbone suie (BC pour Black Carbon) a également été installé dans

la remorque mobile.

Les dispositifs de mesures sont présentés plus en détail dans le tableau 1.

Tableau 1 : Descriptif du dispositif de mesures

Moyen de mesure Descriptif

Laboratoire mobile

Les analyseurs présents dans la remorque laboratoire permettent de réaliser un suivi en continu, 24h/24 et 7j/7, de différents polluants réglementés avec une qualité de données identiques à celles exigées pour les mesures fixes dans la Directive 2008/50/CE2, en termes d’incertitudes sur les mesures (15 % pour le NO2 et le SO2, 25 % pour les PM10, source : LCSQA-INERIS)3. Les polluants suivis pour cette étude ainsi que les normes de mesurage mises en œuvre sont les suivants :

Polluants Méthode analytique Norme

Dioxyde d’azote (NO2) Chimiluminescence NF EN 14 211

Dioxyde de soufre (SO2)

Fluorescence UV NF EN 14 212

Particules (PM10) Microbalance oscillante avec module FDMS4

Méthode de mesure équivalente à la

méthode de référence

NF EN 12 341

Les données des mesures sont acquises sur un pas de temps de quinze minutes et sont ensuite validées et expertisées d’un point de vue technique et environnemental. Les appareils sont étalonnés et contrôlés périodiquement par l’intermédiaire d’étalons de référence raccordés au dispositif national d’étalonnage.

Aethalomètre

Un analyseur supplémentaire a été installé dans la remorque laboratoire afin de mesurer le « black carbon » ou carbone suie. Le principe de mesure repose sur l’atténuation de l’intensité de faisceaux lumineux à travers un filtre sur lequel se déposent les poussières atmosphériques. La mesure, à plusieurs longueurs d’onde, du proche UV au proche IR, permet de distinguer les émissions liées au trafic routier de celles liées à la combustion de biomasse (chauffage bois et brûlage de déchets verts) et d’en estimer leurs contributions respectives sur les concentrations de black carbon.

2Annexe 1 de la Directive 2008/50/CE du Parlement Européen et du Conseil du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air

ambiant et un air pur pour l’Europe. 3Note LCSQA décembre 2012 : INERIS-DRC-12-126722-14191A 4 Ce module permet de prendre en compte la fraction volatile des particules.



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1.2. PERIODES DE MESURES ET STRATEGIE D’ECHANTILLONNAGE

La première période de mesures avait été réalisée dans des conditions printanières, à savoir du 2 mai au

14 juin 2016, alors que le fonctionnement de la chaufferie était relativement réduit.

La deuxième période de mesures s’est déroulée dans des conditions hivernales, à savoir du 31 janvier au

21 mars 2017. Pendant cette période, la chaufferie biomasse devrait avoir une production énergétique

plus élevée et un usage plus intensif du chauffage au bois au niveau du secteur résidentiel est attendu.

1.3. LOCALISATION DU POINT DE MESURES

La chaufferie est située sur la commune de Vandœuvre-lès-Nancy, à l’Est du Centre Hospitalier

Universitaire de Brabois et au Sud d’un lotissement résidentiel (cf. figure 1). Les premières habitations de

ce lotissement (rue du Béarn et allée de Roncevaux) se trouvent à environ 160 mètres de la chaufferie.

Au Sud de la chaufferie, à 220 mètres, se trouve l’autoroute A33.

Figure 1 : Zone d’étude

Le laboratoire mobile a été disposé sur le parking P3 du Centre Hospitalier Universitaire de Brabois, à

proximité du bâtiment de l’association AREMIG (Association pour la Recherche et les Etudes dans les

Maladies Infantiles Graves). Le site se trouve au Nord à 175 mètres de distance de la chaufferie

biomasse. Le lotissement se trouve, quant à lui, à l’Est-Nord-Est du laboratoire mobile, à moins de 50

mètres pour les premières habitations (figure 2). La localisation du site fut notamment contrainte par

la nécessité de l’approvisionnement électrique. Toutefois, du fait de sa proximité quasi-directe avec le

lotissement résidentiel d’où ont été émises les plaintes, l’emplacement reste représentatif et permet

de répondre aux objectifs de l’étude.



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Figure 2 : Emplacement du laboratoire mobile

2. POLLUANTS MESURES, ORIGINES, EFFETS SUR LA SANTE ET

L’ENVIRONNEMENT

2.1. LE BLACK CARBON

2.1.1. Origines

Les particules de carbone suie sont caractérisées par une très grande capacité d’absorption de la lumière

visible. Dans l’atmosphère, ces particules sont généralement associées à d’autres particules, comme

certains composés organiques ou le sulfate d’ammonium. Ces formes associées sont alors catégorisées

comme suies. L’appellation « suies » désigne donc un ensemble de polluants issus de la combustion

incomplète de combustibles fossiles et de biomasse5.

En Meurthe-et-Moselle, pour l’année 2014, le secteur qui présente les plus fortes émissions en Black

Carbon est le transport routier avec 53 % des émissions totales. Avec un peu moins d’un tiers des

émissions totales en carbone suie, les secteurs résidentiel et tertiaire sont les deuxièmes émetteurs en

Meurthe-et-Moselle (figure 3).

5 Source : Bruxelles Environnement - administration de l’environnement et de l’énergie en Région de Bruxelles-

Capitale



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Figure 3 : Répartition des émissions de black carbone en % en Meurthe-et-Moselle en 2014 (Source : ATMO GE – Invent’Air V2016)

2.1.2. Effets sur la santé

D’un point de vue général, les particules sont aptes à pénétrer profondément dans le système

respiratoire, les particules aux diamètres les plus faibles pouvant atteindre les alvéoles pulmonaires où le

passage de substances dangereuses dans la circulation sanguine est possible. On considère généralement

qu’il n’y a pas de seuil en deçà duquel l’exposition est sans effet.

Si la toxicité directe du carbone suie est discutée, sa capacité d’agir comme vecteur de différents

composés toxiques est par contre affirmée. Parmi ceux-ci, les plus fréquemment repris sont les

hydrocarbures aromatiques polycycliques et des éléments-traces métalliques.

Il n’est à l’heure actuelle pas possible d’affirmer avec certitude que les impacts sanitaires liés à l’exposition

au carbone suie sont qualitativement ou quantitativement différents des impacts des particules fines

dans leur ensemble. En effet, les études qui s’intéressent simultanément aux effets sanitaires du BC et

des particules fines en général sont encore trop restreintes.

Les effets du Black Carbon sur le système cardiovasculaire ne sont pas différenciés de ceux des PM2.5

en général, à savoir des arythmies et des insuffisances cardiaques.

De manière générale, la fonction pulmonaire est susceptible d’être diminuée, et ce en particulier chez

les patients souffrant de déficience respiratoire tels que les asthmatiques. De plus, des réactions

inflammatoires peuvent se produire au sein des poumons et si elles se propagent, mener à une

altération du système nerveux autonome, engendrant des effets indirects sur la fonction cardiaque.

Chez les enfants principalement, une exposition importante aux particules peut altérer le

développement pulmonaire. Des maladies du système respiratoire apparaissent fréquemment :

bronchite, toux chronique, sinusite, rhume.

Les mécanismes de développement de cancer sont controversés, mais il est établi qu’il existe bel et

bien un lien entre l’exposition aux particules fines et le risque de développement de cancer. Les suies

émises par les moteurs diesel sont les PM2.5 présentant les effets cancérigènes les plus importants :

elles contiennent un taux important de particules Black Carbon auxquelles peuvent être adsorbés une

quantité significative d’autres composés, comme des hydrocarbures aromatiques polycycliques6.

6 Source : Bruxelles Environnement - administration de l’environnement et de l’énergie en Région de Bruxelles-Capitale



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2.2. LE DIOXYDE D’AZOTE

2.2.1. Origines

Le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2) sont émis lors de combustions. Le NO2 est issu de

l’oxydation du NO. Les principales sources sont : le transport routier et les installations de combustion

(centrales thermiques, chauffage…). Le NO2 se rencontre également à l’intérieur des locaux (appareils au

gaz tels que gazinières, chauffe-eau…). Les oxydes d’azote (NO + NO2) sont des gaz précurseurs d’ozone

troposphérique et de matière particulaire semi-volatile.


Le dioxyde d’azote pénètre dans les plus fines ramifications des voies respiratoires. Il peut provoquer des affections respiratoires chroniques, des perturbations de la fonction respiratoire et du transport de l’oxygène dans le sang.

2.2.3. Effets sur l’environnement

Le NO2 participe aux phénomènes des pluies acides, à la formation de l’ozone troposphérique dont il est

l’un des précurseurs, à l’atteinte de la couche d’ozone stratosphérique.

2.3. LES PARTICULES EN SUSPENSION PM10

2.3.1. Origines

Elles proviennent du trafic routier, de pièces d’usure automobiles (freins, pneus, …), de l’industrie, du

chauffage urbain et résidentiel, ou encore de l’agriculture. Les particules en suspension peuvent

également être d’origine naturelle (volcan, sels de mer, poussières désertiques).


Selon leur taille (granulométrie), les particules pénètrent plus ou moins profondément dans l’arbre

pulmonaire. Les particules les plus fines peuvent, à des teneurs relativement basses, irriter les voies

respiratoires inférieures et altérer la fonction respiratoire dans son ensemble. Certaines particules ont

des propriétés mutagènes et cancérigènes.


Les particules en suspension peuvent réduire la visibilité et influencer le climat en absorbant et en

diffusant la lumière. En se déposant, elles salissent et contribuent à la dégradation physique et chimique

des matériaux, des bâtiments et des monuments. A forte concentration, les dépôts accumulés sur les

feuilles des végétaux peuvent entraver la photosynthèse.



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2.4. LE DIOXYDE DE SOUFRE

2.4.1. Origines

Le dioxyde de soufre est un gaz incolore qui dégage une odeur âcre et piquante. Il provient

principalement de procédés de combustion utilisant des combustibles fossiles soufrés (fiouls industriels

et domestiques, diesel, charbon). D’autres procédés industriels tels que le raffinage des hydrocarbures,

la fabrication de la pâte à papier, de l’acide sulfurique, de matériaux réfractaires, de tuiles, de briques,

sont des émetteurs de SO2. Dans certaines régions de la planète, les éruptions volcaniques représentent

une part très importante des rejets de dioxyde de soufre.


Le dioxyde de soufre est un gaz irritant, des muqueuses, de la peau et de l’appareil respiratoire. Les pics

de pollution en dioxyde de soufre peuvent provoquer une gêne respiratoire chez les personnes sensibles,

tels que les asthmatiques, les jeunes enfants, ou encore les personnes âgées. Comme tous les

polluants, ses effets sont amplifiés par le tabagisme.

Aux concentrations habituellement observées dans l’environnement, une part importante du dioxyde de

soufre inhalé est arrêtée par les sécrétions muqueuses du nez et des voies respiratoires supérieures. Le

dioxyde de soufre qui atteint le poumon profond, passe dans la circulation sanguine puis est éliminé par

voie urinaire. Des études épidémiologiques ont montré qu’une hausse des concentrations en dioxyde de

soufre s’accompagnait notamment d’une augmentation du nombre de décès pour cause cardio-

vasculaire.


Dans l’atmosphère, le dioxyde de soufre se transforme principalement en acide sulfurique, qui se dépose

sur la végétation et sur le sol. Ceci a pour conséquences de contribuer à l’acidification et à

l’appauvrissement des milieux naturels. Il participe également à la détérioration des matériaux utilisés

dans la construction des bâtiments (pierre, métaux), et à la formation de matière particulaire secondaire.

3. REGLEMENTATION EN VIGUEUR

Pour le carbone suie, les directives européennes ne présentent pas de valeurs réglementaires dans l’air

ambiant à l’heure actuelle, la réglementation portant uniquement sur les particules PM10 et PM2,5.

Toutefois, ce sujet est abordé par différentes organismes européens (Aquila pour Air Quality Reference

Laboratories et Air Quality Commitee) et implique la réalisation de nombreux travaux (suivi temporel des

concentrations en situation de fond, rédaction d’une norme). Ces travaux devraient conduire à la mise en

place de premières mesures contraignantes (orientées vers des valeurs guides) pour l’horizon 2017-2018

(source : Air Parif - https://www.airparif.asso.fr/_pdf/publications/NUMERO42.pdf)

Pour les particules PM10, le dioxyde d’azote ainsi que le dioxyde de soufre, le décret 2010-1250 du

21/10/2010, qui transpose en droit français la directive 2008/50/CE, définis les seuils réglementaires à

respecter (tableau 2).

https://www.airparif.asso.fr/_pdf/publications/NUMERO42.pdf



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Tableau 2 : Valeurs réglementaires en 2016/2017

Les résultats obtenus au cours des deux périodes de mesures à proximité de la chaufferie biomasse ne

peuvent être comparés à ces valeurs réglementaires car la durée ainsi que la répartition des périodes de

mesures sur 2016 et 2017 sont en-dessous des minima exigés par la Directive 2008/50/CE.

4. CONDITIONS METEOROLOGIQUES OBSERVEES SUR LES PERIODES DE

REALISATION DES MESURES

Toutes les informations présentées dans le tableau 3 sont obtenues à partir des données de vents

mesurées à la station fixe de mesures ATMO Grand Est située sur la commune de Vandœuvre-lès-Nancy.

Les vents analysés sont uniquement ceux qui présentent des vitesses supérieures à 1 m/s. Une rose des

vents indique de quelles directions proviennent les vents.

Au cours des deux périodes de mesures, les vents dominants provenaient principalement du sud-ouest

puis du nord-est. Il s’agit de vents couramment observés sur cette zone.

Tableau 3 : Conditions de vents pendant les périodes de mesures

Période de mesures

Rose des vents Intervalle de

direction majoritaire (en °)

% de vents provenant du secteur de de la chaufferie biomasse

Intervalle [170° ; 190°[

P1 : 02/05 au

14/06/2016

(conditions printanières)

[190° ; 270°[ (41,4 %) Secteur sud-ouest

Puis

[50° ; 90°[ (18 %) Secteur nord-est

5,1 %

P2 : 31/01 au

21/03/2017

(conditions hivernales)

[190° ; 250°[ (47,1 %) Secteur sud-ouest

Puis

[50° ; 90°[ (22,4 %) Secteur nord-est

7,9 %

Polluant Seuil pour la protection de la santé humaine

Valeur de référence en

µg/m3 en 2016

Période de calcul de la moyenne

Particules PM10

Valeur limite 40 Année civile

Valeur limite à ne pas dépasser plus de 35 jours par an 50 Journalière

Dioxyde d’azote

Valeur limite 40 Année civile

Valeur limite à ne pas dépasser plus de 18 heures par an 200 Horaire

Dioxyde de soufre

Objectif de qualité 50 Année civile

Valeur limite à ne pas dépasser plus de 3 jours par an 125 Journalière

Valeur limite à ne pas dépasser plus de 24 heures par an 350 Horaire



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Par rapport au site de mesures, le pourcentage de vents provenant du secteur de la chaufferie biomasse

(intervalle de vents se situant entre 170° et 190°), varie de 5,1% à 7,9% selon la période de mesures. Les

moyennes de carbone suie spécifiques à cet intervalle de direction de vents seront analysées dans la

partie « Résultats des mesures de carbone suie ».

5. RESULTATS DES MESURES DE CARBONE SUIE

Dans cette partie, la concentration de carbone suie provenant du trafic automobile est notifiée BCff (fuel

fossil) avec la couleur grise et celle issue de la combustion de biomasse est notifiée BCwb (wood burning)

avec la couleur marron.

5.1. EVOLUTION DES CONCENTRATIONS EN CARBONE SUIE AU COURS DES PERIODES DE

MESURES PRINTANIERE 2016 ET HIVERNALE 2017

Figure 4 : Variabilités temporelles de BCff et BCwb à Vandœuvre-lès-Nancy (parking P3 du CHU-Brabois)

La figure 4 présente la variabilité temporelle du carbone suie provenant du trafic automobile (en gris) et

de la combustion de biomasse (en orange) sur les deux périodes de mesures. En 2016, les niveaux étaient

moins élevés avec des maxima qui se situaient aux alentours de 3 500 ng/m3 contre près de 6 000 ng/m3

lors de la période hivernale 2017.

Lors de la période printanière de 2016, le trafic automobile représente environ 70% du carbone suie,

contre 30% pour la combustion de biomasse (dont le chauffage au bois). Lors de la période hivernale, le

trafic représente les ¾ des concentrations en carbone suie, le chauffage au bois ne représentant que le

¼ restant. Ces résultats sont cohérents avec l’environnement du site de mesures qui se trouve au niveau

d’un parking fréquenté du CHU de Brabois. Par ailleurs, le secteur se trouve traversé par des axes routiers

majeurs (A33, D974) qui contribuent à l’augmentation du niveau de fond de la zone. Par rapport aux

périodes de mesures, il était attendu une contribution plus importante du BCwb avec une utilisation plus

intensive du chauffage au bois lors de la période hivernale 2017.



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Cependant, les moyennes du BCwb sont similaires sur les deux périodes de mesures, à savoir 188 ng/m3

au printemps 2016 et 186 ng/m3 en hiver 2017. L’augmentation des niveaux du carbone suie sur le site

de mesures du CHU de Brabois en hiver est donc liée à l’augmentation des niveaux de BCff, passant

d’une moyenne de 436 ng/m3 au printemps 2016 à 543 ng/m3 en hiver 2017.

L’influence du chauffage au bois a été observée lors de la période hivernale (cf. partie 5.4 Roses de

pollution BCwb) mais, en proportion, l’influence des émissions du trafic routier a été plus fréquemment

observée avec des niveaux importants, notamment lors de périodes de mauvaises dispersions des

polluants dans l’air (période du 8 au 15 février 2017 sur la figure 4).

5.2. COMPARAISON DES RESULTATS AVEC D’AUTRES SITES SUIVIS DANS LE GRAND EST LORS

DE LA PERIODE HIVERNALE 2017

La figure 4 de la partie 5.1 a montré des concentrations plus importantes en carbone suie lors de la

période hivernale 2017, avec une contribution plus importante des émissions liées au trafic routier. Afin

de pouvoir qualifier ces niveaux, la figure 5 permet de comparer les résultats du site de mesures du CHU

de Brabois à deux autres sites évalués en permanence sur le Grand Est, en situation de fond urbain

(agglomération de Metz - Borny) et en situation de proximité trafic (agglomération de Reims – Doumer).

Figure 5 : Comparaison des mesures de BCff et BCwb de différents sites ATMO Grand Est lors de la période

hivernale 2017. La moyenne des mesures est présentée par le pictogramme Δ sur les boîtes à moustache.



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Pour le BCwb, les moyennes de Doumer et de Borny sont plus élevées que sur le site du CHU de Brabois,

le site de Borny, en situation de fond urbain, étant le plus soumis à des émissions de chauffage au bois.

En termes de dispersion des mesures de BCwb, le site du CHU de Brabois présente la plus faible

dispersion marquée par un écart entre la moyenne et la médiane le plus faible des trois sites. Ces résultats

montrent des niveaux relativement homogènes sur la période de mesures pour le BCwb, sans épisode

de fortes concentrations (qui auraient pu être liées à l’influence intermittente d’un panache de carbone

suie lié à la combustion centralisée de biomasse).

Concernant les mesures de BCff sur les trois sites, les résultats sont plus hétérogènes que pour le BCwb.

Le site de Doumer est très nettement influencé par les émissions du trafic routier d’où une moyenne en

BCff, ainsi qu’une dispersion des mesures, très fortes. En comparaison, la moyenne de BCff au site du

CHU de Brabois représente 1/10ème de la moyenne du site de Doumer. Les mesures du site de fond

urbain sur l’agglomération de Metz, dans le quartier de Borny, se situent à des niveaux supérieurs à ceux

observés sur le site du CHU de Brabois, tant pour la moyenne et la médiane que pour la dispersion des

mesures.

La comparaison des résultats BCwb et BCff du site du CHU de Brabois avec deux sites suivis en continu

par ATMO Grand Est, le premier en situation de fond urbain (Borny) et le second en proximité trafic

(Doumer), montre que le site du CHU de Brabois est sous l’influence de différentes émissions de carbone

suie mais à des niveaux de fond inférieurs à ceux observés en milieu urbain. En effet, que ce soit pour

le carbone suie issu du trafic automobile (BCff) ou pour celui issu de la combustion de biomasse (BCwb),

les valeurs du site du CHU de Brabois sont toujours en-dessous des niveaux observés en situation de

fond urbain de l’agglomération de Metz (Borny).

5.3. PROFILS JOURNALIERS

Les parties 5.1 et 5.2 ont montré que les niveaux de carbone suie sur le site du CHU de Brabois, avec

une contribution majoritaire des émissions du trafic routier par rapport à la combustion de biomasse

(chauffage au bois), se situent en-dessous de niveaux observés en situation de fond urbain.

L’étude des profils journaliers des mesures de carbone suie BCwb et BCff de la période hivernale 2017

(figure 6) permet de mettre en évidence les périodes de la journée pour lesquelles les sources d’émissions

en carbone suie ont le plus d’influence.

Pour le BCwb, les moyennes sont relativement homogènes de minuit jusque 16h, oscillant en-dessous

de la valeur de 200 ng/m3. A partir de 17h, et ce pendant deux heures, les moyennes augmentent

significativement sur le graphique pour ensuite se stabiliser à un niveau de fond autour de 200 ng/m3.

Cette évolution en fin de journée du niveau de fond pour la carbone suie issue de la combustion de

biomasse, s’expliquerait fortement par l’utilisation du chauffage au bois dans le quartier résidentiel

comme chauffage d’appoint le soir dans les résidences. L’étude des roses de pollution du BCwb dans la

partie 5.4 confirme cette hypothèse.

Pour le BCff, la dynamique est différente de celle observée pour le BCwb avec la présence classique de

deux périodes d’augmentation sur quelques heures des concentrations de carbone suie. Ces périodes se

situent sur les plages horaires de 6h à 9h et de 16h à 18h qui correspondent aux périodes de pointe pour

le trafic routier (trafic pendulaire) des principaux axes routiers de la zone d’étude.



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Figure 6 : Variabilité des mesures BCwb (à gauche) et de BCff (à droite) au cours de la journée en ng/m3

Le carbone suie mesuré en période hivernale 2017 au CHU de Brabois est influencé par le chauffage au

bois et le trafic routier avec des périodes, au cours d’une journée, où les niveaux de fond sont plus élevés.

Pour le carbone suie issu du chauffage au bois, le niveau de fond augmente en fin de journée en lien avec

l’utilisation du chauffage au bois dans le secteur résidentiel. Pour le carbone suie issu du trafic routier,

l’augmentation du niveau de fond s’observe aux heures de pointe du trafic, à savoir le matin et en fin de

journée.

5.4. ROSES DE POLLUTION DU BCWB

Pour les deux périodes de mesures, les moyennes du BCwb sont similaires, à savoir 188 ng/m3 au

printemps 2016 et 186 ng/m3 en hiver 2017. L’étude du profil journalier du carbone suie issu de la

combustion de biomasse a mis en évidence l’influence des émissions du chauffage au bois en fin de

journée – début de soirée au cours de la période de mesures hivernale. La réalisation de roses de pollution

du BCwb mesuré sur le site du CHU de Brabois sur les deux périodes de mesures (figure 7) permet de

déterminer les secteurs qui, potentiellement, influent le plus sur les niveaux du BCwb et, de ce fait,

d’émettre des hypothèses sur la ou les sources prépondérantes d’émissions. Les graphiques de la figure

7 sont réalisés à partir d’une technique appelée Non-parametric Wind Regression (NWR) qui est basée

sur un couplage concentration – vent (vitesse et direction). La lecture du graphique se fait dans le sens

de vents « provenant de » par rapport au centre de la cible qui correspond au site de mesure du CHU de

Brabois.

Figure 7 : Roses de pollution du BCwb en 2016 et 2017



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Lors de la période printanière de 2016, les plus fortes concentrations de BCwb (autour de 300 ng/m3)

sont plutôt associées à des vents du Nord-Nord-Est avec des vitesses faibles à intermédiaires. Sur cette

zone, par rapport au site de mesures, se trouve un lotissement dont certaines résidences utilisent le bois

comme combustible pour le chauffage. Même si la période était moins propice à l’utilisation du

chauffage au bois que ne l’est la période hivernale, la relation entre les niveaux de concentrations les

plus élevés en BCwb et les émissions du chauffage du résidentiel (dont le chauffage au bois) est avérée.

Pour la période hivernale (rose de pollution à droite sur la figure 7), un secteur de vents avec les plus

fortes concentrations de BCwb (autour de 500 ng/m3) est mis en avant par la rose de pollution, à savoir

le secteur Nord-Est à Est.

Tout ce secteur présente des concentrations plus élevées que sur l’ensemble des autres secteurs de vents

et les concentrations les plus élevées sont obtenues pour des vents avec des vitesses relativement

élevées, autour de 15 km/h. Sur ce secteur, jusqu’à une distance de 500 mètres, ne sont présentes que

des résidences (maisons individuelles et logements collectifs). Un seul axe routier (rue du Morvan) avec

un trafic modéré, traverse le secteur, à près de 250 mètres du site de mesures.

Après analyse de l’environnement du secteur Nord-Est à Est, la source principale de carbone suie issue

de la combustion de biomasse est très certainement le résidentiel avec le chauffage au bois.

Enfin, pour le secteur de vents provenant du Sud dans lequel se trouve la chaufferie biomasse, une

augmentation des concentrations est visible pour des vents faibles, de l’ordre de 5 km/h. La distance

entre le site de mesures et la chaufferie biomasse est seulement de 175 mètres. Cette augmentation

pourrait donc trouver son origine dans les émissions de la chaufferie biomasse. Cependant, tout comme

lors de la première période de mesures, il est difficile d’associer des résultats de mesures à une source

bien déterminée lorsque les vents sont faibles. Aucune affirmation ne peut être amenée sur ce dernier

point. Cependant, il a est à noter que les plus fortes concentrations mesurées pour des vents provenant

du Sud se situent entre 200 et 300 ng/m3 alors que celles du secteur du Nord-Nord-Est se situent entre

300 et 500 ng/m3.

6. RESULTATS DES POLLUANTS REGLEMENTES

Le tableau 4 présente les concentrations moyennes des polluants réglementés (NO2, SO2, PM10) ainsi

que leurs maxima mesurés à proximité de la chaufferie (CHU-Brabois) et en fond urbain (agglomération

de Nancy-Charles III) sur les deux période de mesures, à savoir du 2 mai au 14 juin 2016 et du 31 janvier

au 21 mars 2017.



station de fond urbaine de l’agglomération de Nancy-Centre (Charles III).

Par rapport aux maxima horaires et journaliers, des valeurs relativement similaires sont observées sur les

deux sites de mesures lors de la période printanière 2016. Pour la période hivernale 2017, les maxima

journaliers en particules PM10 ont été plus élevés en lien avec un épisode de pollution en particules PM10

observé sur la région Grand Est en février 2017. Un dépassement de la valeur limite journalière de 50

µg/m3 a été mesuré sur le site de Brabois (le 10/02/2017) contre 7 pour le site de fond urbain de Nancy

sur la même période de mesures. A noter qu’une formation de lutte contre l'incendie a été réalisée sur

le plateau de Brabois pour le personnel du CHRU le jour même du dépassement de la valeur limite

journalière en PM10 sur le site, à savoir le 10/02/2017.



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Les niveaux de fond en particules PM10 étaient déjà élevés pour cette période et les feux réalisés dans

le cadre de la formation ont pu augmenter ces niveaux dans l’environnement proche du site.

A noter également une valeur maximale horaire en dioxyde d’azote sur le site de Brabois obtenue le

15/02 à 9h, période où les conditions météorologiques étaient défavorables à une bonne dispersion des

polluants dans l’air. Le moment de la journée où est apparu ce maximum laisse supposer l’implication

des émissions du trafic routier et, plus précisément, de voitures venant se garer sur le parking P3 du

CHU-de Brabois.

Pour le dioxyde de soufre, tant pour les moyennes par période de mesures que les maxima observés, les

résultats sont très faibles au niveau du CHU de Brabois ainsi qu’en fond urbain de l’agglomération de

Nancy.

Tableau 4 : Moyennes et maxima par période de mesures en PM10, NO2 et SO2

Site de mesure

Laboratoire mobile – CHU de Brabois

(µg/m3)

Agglomération de Nancy-Centre

Charles III - Urbaine de fond

(µg/m3)

Période 02/05-14/06/2016 31/01-21/03/2017 02/05-14/06/2016 31/01-21/03/2017

Particules PM10

Moyenne : 11,3 Moyenne : 20,0 Moyenne : 14,1 Moyenne : 30,6

Max. horaire : 35,9

Max. journalier : 23,2

Max. horaire : 70,7


Max. horaire : 41,8


Max. horaire : 122,4


Dioxyde d’azote


Max. horaire : 71,0

Max. journalier : 20


Max. journalier : 63.6

Max. horaire : 60,7




Dioxyde de soufre


Max. horaire : 19,5


Max. horaire : 4,8


Max. horaire : 15,2


Max. horaire : 6,9


Entre les deux périodes de mesures, les résultats moyens ainsi que les maxima sont plus élevés lors de

la période hivernale 2017, en relation avec la dynamique des polluants surveillés qui, en situation de

fond sans influence de proximité, présentent des concentrations plus élevées en période hivernale et

plus faibles en période estivale.



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CONCLUSION

Dans le cadre de l’étude menée sur le secteur du CHU de Brabois pour déterminer l’impact de la

chaufferie biomasse sur la qualité de l’air dans son environnement proche, ATMO Grand Est a mené une

évaluation de la qualité de l’air sur deux périodes de mesures, à savoir 2 mai au 14 juin 2016 (conditions

printanières) puis du 31 janvier au 21 mars 2017 (conditions hivernales). Cette dernière période avait

pour objectif d’effectuer des mesures lorsque la chaufferie biomasse est censée avoir la plus forte

activité.

Au cours des deux périodes de mesures, les vents dominants provenaient principalement du sud-ouest

puis du nord-est. Il s’agit des vents couramment observés sur la région Grand Est. La part de vents

provenant du secteur de la chaufferie biomasse (intervalle de vents se situant entre 170° et 190°) a varié

de 5 à 8 % selon la période de mesures.

Pour les polluants réglementés…



station de fond urbaine de l’agglomération de Nancy-Centre (Charles III). Un dépassement de la valeur

limite journalière de 50 µg/m3 a été mesuré sur le site de Brabois (le 10/02/2017) contre 7 pour le site

de fond urbain de Nancy sur la même période de mesures. Pour le dioxyde de soufre, les résultats sont

très faibles au niveau du CHU de Brabois ainsi qu’en fond urbain de l’agglomération de Nancy. Les

résultats moyens ainsi que les maxima sont plus élevés lors de la période hivernale 2017.

Pour le carbone suie…

Pour les deux campagnes de mesures, la contribution des émissions liées au trafic automobile est

prépondérante, de l’ordre de 70 à 75 %. La part restante est à mettre au crédit de la combustion de

biomasse (dont le chauffage au bois). L’influence du chauffage au bois a été observée lors de la période

hivernale mais, en proportion, l’influence des émissions du trafic routier a été plus fréquemment observée

avec des niveaux importants, notamment lors de périodes de mauvaises dispersions des polluants dans

l’air. L’homogénéité des résultats obtenus à partir des données du carbone suie émis par la combustion

de biomasse (BCwb) ainsi que l’absence d’épisodes de fortes concentrations pour ce paramètre, permet

d’écarter un impact prépondérant de la chaufferie biomasse.

La comparaison des résultats BCwb et BCff du site du CHU de Brabois avec deux sites suivis en continu

par ATMO Grand Est, le premier en situation de fond urbain (Borny) et le second en proximité trafic

(Doumer), ont montré que le site du CHU de Brabois est sous l’influence de différentes émissions de

carbone suie mais à des niveaux de fond inférieurs à ceux observés en milieu urbain.

L’analyse des résultats de carbone suie BCwb, couplés aux données de vents, et de l’environnement du

secteur Nord-Est à Est du site de mesures, a permis de conclure que la source principale de carbone suie

issue de la combustion de biomasse est très certainement le résidentiel avec le chauffage au bois.

Enfin, pour le secteur de vents provenant du Sud dans lequel se trouve la chaufferie biomasse, une

augmentation des concentrations est visible pour des vents faibles, de l’ordre de 5 km/h. La distance

entre le site de mesures et la chaufferie biomasse est seulement de 175 mètres. Cette augmentation

pourrait donc trouver son origine dans les émissions de la chaufferie biomasse. Cependant, tout comme

lors de la première période de mesures, il est difficile d’associer des résultats de mesures à une source

bien déterminée lorsque les vents sont faibles. Et, dans l’hypothèse où ces niveaux seraient imputables

aux émissions de la chaufferie biomasse, ils restent inférieurs aux résultats obtenus lorsque le site est

sous l’influence très probable du chauffage au bois du secteur résidentiel.

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