Utilisation de rapports entre métaux

Afin de déterminer l’origine des sources de polluants dans les aérosols, nous avons utilisé les ratios entre éléments présentés dans le chapitre 1. Il est cependant très difficile d’établir

une origine précise car dans l’atmosphère de nombreux processus de mélange lors du transport atmosphérique s’effectuent(Azimi et al., 2005). Nous avons toutefois déterminé plusieurs ratios caractéristiques, présentés dans le tableau 4.5.

Tableau 4.5: Ratios caractéristiques mensuels de métaux dans les PM₁₀

Sr/Mg Na/Mg Ca/Fe Fe/Al Mn/Fe K/Na V/Ni Zn/Pb Pb/Cd

nov-10 0,02 6,11 11,36 0,20 0,02 0,10 1,81 2,41 59,54

déc-10 0,02 6,12 9,89 0,26 0,02 0,10 0,72 3,46 46,45

janv-11 0,27 26,35 1,98 2,93 0,02 0,58 1,46 3,75 78,53

avr-11 0,12 8,37 1,48 1,46 0,02 0,52 1,54 3,32 131,33

mai-11 58,55 2,82 0,92 0,02 0,17 2,68 4,81 75,88

juin-11 9,15 1,37 1,89 0,02 0,09 1,08 2,27 109,10

juil-11 7,51 1,76 1,52 0,02 0,20 3,01 3,10 79,34

août-11 8,50 0,86 1,02 0,02 0,14 3,14 3,38 97,26

Sr/Mg

Ce rapport est utilisé principalement pour déterminer si l’aérosol a une origine marine. Le rapport moyen obtenu ici est de 0,11 ce qui ne permet pas de déterminer la prédominance d’un élément sur l’autre de manière significative.Lamaison(2006) a montré que pour caractériser une origine marine le rapport devait être de 0,0062, valeur très inférieure à celle que nous obtenons.

Nous ne pouvons donc pas conclure sur ce rapport.

Na/Mg

Ce rapport est également utilisé pour déterminer l’origine marine d’un aérosol. Nous obtenons sur notre période de suivi un rapport moyen de 16,33, avec de nombreuses variations sur l’année.

On observe par exemple en janvier et en mai un enrichissement plus fort en Na par rapport au Mg. Dans la littérature, Lamaison(2006) a montré qu’un rapport de 8,4 est caractéristique des aérosols marins, nous n’obtenons cette valeur qu’au mois d’avril, ce qui est assez inhabituel car comme nous l’avons vu dans le chapitre 3 sur ce mois ci les vents venaient majoritairement du nord ouest. Nous ne pouvons donc pas non plus conclure d’origine en utilisant ce rapport.

Ca/Fe

Ce rapport est utilisé dans la détermination d’une source de type usine sidérurgique, il est alors égal à 0,25. Le tableau 4.5 montre que ce rapport varie de 0,86 (août) à 2,82 (mai) avec 2 valeurs beaucoup plus fortes en novembre et décembre où l’enrichissement en fer vis à vis du calcium caractérise une influence urbaine sans toutefois montrer une origine industrielle, ce qui est conforme à la nature de notre site de prélèvement.

Fe/Al

Ce rapport communément utilisé est généralement de 0,52 (±0,11) dans les sols. En moyenne sur notre site ce rapport est de 1,27 et varie de 0,2 à 2,93.Azimiet al.(2005) ont montré sur Paris que des valeurs supérieures à 1 pouvaient traduire une influence anthropique (trafic automobile).

L’enrichissement en fer vis à vis de l’aluminium comme nous l’avons vu dans le chapitre 1, est caractéristique des zones urbaines. En revanche, il nous est difficile de tirer des conclusions sur les mois de novembre et décembre 2010 pour lesquels les rapports sont très faibles (<0,3), toutefois, Azimi et al. (2005) ont montré que des rapports faibles pouvaient traduire des sources d’usines

d’incinérations d’ordures ménagères. Une usine d’incinération est située dans le périmètre du bassin versant du Pin Sec. Toutefois, les mesures réalisées par Air Pays de la Loire ne montrent pas d’influence de cette usine sur la pollution de l’air.

Mn/Fe

Ce rapport est également utilisé pour tracer des sources d’usine sidérurgique, pour une valeur de 0,008 (Lamaison,2006). Notre rapport est resté constant tout au long du suivi (0,02) ce qui est assez cohérent du fait du peu d’activités industrielles sur le bassin versant.

K/Na

Le ratio est en moyenne égal à 0,24, et reste faible tout au long de l’année (0,1) avec un maximum au mois de janvier 2011 (0,58). Nos valeurs semblent caractéristiques des émissions de centrales thermiques à charbon (Lamaison,2006;Azimi et al.,2005). La principale centrale de la région se trouvant à l’ouest de la ville de Nantes (centrale de Cordemais), il est possible que le bassin du Pin Sec soit sous influence du panache de cette centrale car les vents sont également de secteur ouest.

V/Ni

Avec des valeurs comprises entre 0,72 et 3,14 il est difficile d’établir une conclusion. En effet, dans la littérature, des valeurs comprises entre 1,49 et 1,9 traduisent une origine de type combustion pétrolière, ces valeurs se retrouvent au mois de novembre, janvier et avril ce qui est en accord avec Lamprea (2009) qui avait montré que les émissions sur le Pin Sec sont principalement liées au trafic automobile. En revanche, au mois de décembre, la valeur de 0,72 est caractéristique des émissions de raffineries d’industries pétrochimiques ; il existe une raffinerie sur le site de Donges à environ 50 km au nord ouest de notre site. Les vents au mois de décembre soufflaient de secteur nord ouest ce qui peut confirmer cette origine. En revanche pour les autres mois les valeurs du rapport ne nous permettent pas de conclure à une origine particulière.

Zn/Pb

Ce rapport permet de définir une origine d’usine sidérurgique pour des valeurs de 3,5. Nous voyons que sur notre site ce ratio n’est pas significatif, ce qui n’est pas surprenant au vu des autres ratios traçant la même source et qui n’ont pas montré de tendances significatives.

Pb/Cd

Le résultat précédent est confirmé par ce dernier rapport qui traduit lui aussi une origine d’usine sidérurgique pour des valeurs 33,6 données dans la littérature. Nos valeurs sont beau-coup plus fortes en raison des concentrations en plomb très supérieures aux concentrations en cadmium, et qui restent constantes au cours de notre suivi (cf. chapitre 3).

Nous n’avons pas pu calculer le ratio Cu/Sb, qui est principalement utilisé dans les traçages de pollutions routières car les concentrations en antimoine étaient systématiquement en dessous des limites de quantification.

Au vu de ces différents ratios, il semble assez difficile d’identifier précisément les sources. On peut remarquer cependant une certaine influence du vent.

Azimi et al.(2005) ont également que l’utilisation de ratios simples pour caractériser les retom-bées atmosphériques n’est pas très pertinente. Nous avons donc essayé pour cela d’appliquer des ratios doubles afin d’obtenir plus de précisions.

Nous avons voulu savoir si l’usine d’incinération de Valorena situé à l’est de la ville de Nantes et donc au sud est de notre site de prélèvement pouvait avoir une influence. Nous avons étudié pour cela les variations du ratio Na/Pb en fonction de K/Fe. D’après Azimi et al. (2005) les apports d’usine d’incinération des ordures ménagères (UIOM) ont des valeurs K/Fe comprises entre 3 et 8 et des valeurs Na/Pb inférieures à 10. Tous les autres échantillons ont des valeurs de ratio à l’extérieur de cette zone. Nous voyons sur la figure 4.8 qu’aucune de nos valeurs se situe dans cette zone, il ne semble pas y avoir d’influence de l’UIOM de Valorena, ce qui confirme les suivis de la qualité de l’air réalisés par Air Pays de La Loire.

Figure 4.8: Double ratio Na/Pb=f(K/Fe)

Il est vrai que sur notre site les faibles concentrations rendent très difficile l’identification de sources ; toutefois nous pouvons conclure que le site est peu pollué en ETM et pour des valeurs mensuelles et hebdomadaires, ne montre pas d’influence anthropique élevée.