Mesure des retombées atmosphériques

Plusieurs sites ont été recherchés pour la mise en place des appareils de mesure des retombées atmosphériques. Notre choix définitif s’est finalement porté sur le toit d’un immeuble résidentiel situé au milieu du bassin versant situé rue Henry Dunant et qui accueillait déjà des dispositifs de mesure micro météorologique. Ce choix est d’autant plus justifié qu’il nous permet de mesurer la pollution de fond atmosphérique. En effet à cette hauteur nous sommes situés au dessus de la canopée urbaine et ainsi moins soumis aux différents phénomènes urbains (rue canyon, sources locales de pollution,....).

2.2.1.1 Concentration dans la fraction particulaire des aérosols (PM10)

Les aérosols sont prélevés à l’aide de trois capteurs dynamiques de prélèvement de l’air (Partisol 2000 FRM) conformément à la norme NF EN 12341, chaque partisol étant spécifique

système est composé d’une pompe aspirant un débit de 1m3 h-1 passant à travers un filtre de micro fibre de quartz de diamètre 47 mm pour la collecte de la fraction particulaire. Le filtre en micro fibre de quartz a été choisi car il est celui qui montre une grande efficacité de collection mais également présente de bonnes valeurs pour les mesures de blancs. Il occasionne également

peu de pertes de charges.(Laboratoire Central de Surveillance et de la Qualité de l’Air,2007). Le

débit faible permet de ne pas colmater les filtres sur les durées de prélèvements hebdomadaires. Pour la collecte des composés organiques le choix de la collecte de la fraction particulaire ainsi que de la fraction gazeuse a été fait. Suivant la norme EN 14459, des filtres de 47 mm de diamètre en micro fibre de quartz pour la collecte de la fraction particulaire ont été utilisés. Pour la mesure des gaz, des mousses en polyuréthane (dites PUF) ont été utilisées. Trois têtes spécifiques sont mises en place sur chacun des partisols. Pour la mesure des éléments traces métalliques une tête PM 10 permettant le captage de la fraction des aérosols inférieurs à 10

µm a été utilisée. Pour la collecte des éléments organiques une cartouche de spéciation munie

d’un dénudeur d’ozone (cartouche ChemComb), pour éviter les réactions parasites qui pourraient se produire sur le filtre (artefacts) mais aussi pour réduire les dégradations de certains composés comme le Benzo[a]pyrène, a été utilisée. Un impacteur en entrée de conduit permet une sélection des particules inférieure à 10 µm.

Une tête TSP (total suspended particles) permettant le captage de toutes les particules en suspension, est mise en place sur le partisol mesurant la concentration de Béryllium 7 dans l’air.

Figure 2.2: Partisols pour la mesure des ETM (à gauche) et des polluants organiques (à droite)

2.2.1.2 Mesure du dépôt sec

La démarche originale de cette thèse est de permettre de mesurer les vitesses de dépôts des aérosols, vecteurs de polluants, sur différentes surfaces urbaines. A cette fin, un dispositif ex-périmental a été mis en place sur le site de l’IFSTTAR par l’IRSN afin de pouvoir quantifier la part du dépôt sec atmosphérique sur différentes surfaces urbaines (tuiles, ardoise, enduit de façade, verre, tôle en zinc,...) ; deux bâtis ont été mis en place. Les surfaces en verre et enduit de façade sont placés en position verticale. L’un est recouvert par temps de pluie par une bâche

Anemomètre ultrasonique Bâtis supports et éprouvettes Pluviomètre découvrant Prélèvement sur filtres:Partisol Station météorologique Store de protection

(a) Station de mesure de l’IFSTTAR

(b) Détails des éprouvettes de mesure

Figure 2.3: Expérimentations in situ longue durée

afin de mesurer exclusivement la part du dépôt sec. L’autre est constamment découvert afin de pouvoir estimer le lessivage des aérosols sur les différentes surfaces. Une station météorologique et un anémomètre ultrasonique sont placés juste à coté afin de fournir les données micro météo-rologique lors de l’exposition des éprouvettes. Un partisol permet de mesurer la concentration

en 7Be présente dans l’air. Le dispositif est présenté sur la figure2.3.

Le couplage entre le partisol et les bâtis d’éprouvettes permet de mesurer avec précision la part de retombée sèche mais également la vitesse de dépôt. Pour cela on utilise le coefficient

de transfert, appelé vitesse de dépôt sec Vd (m s−1), défini comme étant le rapport du flux

surfacique de dépôt de l’aérosol (g m−2 s−1) mesuré sur les éprouvettes à la concentration

at-mosphérique de cet aérosol au voisinage de la surface (g m−3) mesurée par les partisols.

Vd(m s−1) = ^{−F(particules m−2 s−1)}

C(particules m−3) ^(2.1)

2.2.1.3 Granulométrie des aérosols

Afin de pouvoir connaître la répartition en taille des polluants associés aux particules, mais également de pouvoir caractériser la pertinence d’utiliser le Béryllium 7 comme traceur des aéro-sols (de surcroit des polluants associés), un impacteur en cascade (LPI : Low Pressure Impactor)

a été utilisé. Ce type d’instrument est largement utilisé dans les mesures des aérosols (Ioannidou,

(a) Colonne LPI 13 plateaux (b) Principe de fonctionnement LPI

Figure 2.4: Mesure de la granulométrie des aérosols

(de 10,08 à 0,0287 microns). Ce type de prélèvement est basé sur le principe de l’impaction (conf chapitre 1). Les particules, en pénétrant dans l’appareil, du fait de leur inertie, ont tendance à effectuer un trajet direct alors que le flux d’air est dévié par un obstacle. Les particules d’un temps de relaxation défini, donc d’une taille définie, si leur densité est homogène vont s’impacter sur cet obstacle. Les plus fines vont être déviées par l’obstacle et venir s’impacter sur l’étage inférieur correspondant à un diamètre de coupure plus petit. Il est donc important de noter que pour ce type d’appareil, la sélection granulométrique se fait en fonction du diamètre aérodyna-mique des particules. Les feuilles d’impaction sont de même nature que les filtres utilisés dans les partisols, mais leur diamètre est plus petit (2,5 cm).

2.2.1.4 Mesure des retombées humides

La collecte des retombées humides est effectuée à l’aide d’un pluviomètre découvrant de type

EIGENBRODT UNS 130/E (fig.2.5) dont la surface de collecte est de 500 cm2. Il est équipé

d’un détecteur de pluie (Precipitation Sensor RS 85) qui dès qu’il reçoit une précipitation, envoie une impulsion électrique qui provoque l’ouverture du couvercle du pluviomètre, et se referme une fois l’événement pluvieux terminé.

2.2.1.5 Pluviométrie

Les hauteurs d’eau précipitées sur le bassin versant du Pin Sec sont mesurées par un

plu-viomètre à augets (fig.2.6), d’une capacité de 20 cm3 et avec une surface de collecte de 1000

cm2, soit une résolution de 0,2 mm par basculement. Il est situé sur le toit de l’immeuble où les

dispositifs de mesures atmosphérique (partisols et pluviomètre découvrant) sont installés (rue Dunant). Le pluviomètre est couplé à un bidon qui réceptionne l’ensemble de la pluie collectée dans un cône afin de pouvoir, par la suite, valider la mesure pluviométrique. L’intensité de la pluie est enregistrée en continu au pas de temps de la minute, avec un contrôle et un recueil des données effectués toutes les deux à trois semaines. Deux pluviomètres situés à environ 1 km,

Figure 2.5: Pluviomètre découvrant pour la mesure de la retombée humide

sur le bassin versant des Gohards, permettent de vérifier et de compléter les données de pluie. L’un est situé au nord est du bassin sur le toit d’une bibliothèque municipale, l’autre sur le toit d’une cantine municipale. Les données de pluviométrie sont enregistrées dans une centrale d’acquisition. La gestion finale des données de pluie est faite à partir de l’entrée des données validées dans la base de données HYDRON.