COTE-SOUS-LE-VENT Evaluation de la qualité de l air

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GWAD’AIR

9 Lotissement Vince. Secteur Arnouville 97170 PETIT-BOURG

03/11/2015

COTE-SOUS-LE-VENT

Evaluation de la qualité de l’air

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COTE-SOUS-LE-VENT

Evaluation de la qualité de l’air - 2014 -

Version : Janvier 2016

Nom Prénom Fonction Rédaction : GARBIN Céline Chargée d’études

Validation : RAGHOUMANDAN

Christina Responsables Etudes

EVALUATION DES CONCENTRATIONS EN :

• Dioxyde d’azote

• Benzène

• Dioxyde de soufre

• Ozone

• Particules de diamètre inférieur à 10 µm

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SOMMAIRE

REMERCIEMENTS ... 5

DEFINITIONS ... 6

INTRODUCTION ... 8

1 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ... 10

1.1 Périmètre d’étude ... 10

1.2 Climat ... 11

2 PRESENTATION DES POLLUANTS ETUDIES ... 12

2.1 Le benzène (C6H6) ... 12

2.1.1 Caractéristiques physicochimiques ... 12

2.1.2 Sources d’émission ... 12

2.1.3 Devenir dans l’environnement ... 12

2.1.4 Effets sur la santé humaine ... 12

2.1.5 Réglementation ... 13

2.2 Le dioxyde de soufre (SO2) ... 13

2.3 Les oxydes d’azote (NOx) ... 15

Le dioxyde d’azote (NO2) ... 15

2.4 L’ozone (O3) ... 17

2.5 Les particules de diamètre inférieur à 10 micromètres : PM10 ... 18

2.5.1 Caractéristiques physiques ... 19

3 MATERIELS ET METHODES ... 21

3.1 Echantillonnage passif ... 21

3.1.1 Avantages et limites de la méthode utilisée ... 21

3.1.2 Zone d’étude... 21

3.1.3 Organisation de la campagne ... 22

3.1.4 Météorologie ... 24

3.1.5 Résultats : ... 26

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3.2 Station de mesure mobile ... 39

3.2.1 Avantages et limites de la méthode ... 39

3.2.2 Exploitation des résultats de la station mobile ... 42

4 INDICE DE LA QUALITE DE L’AIR SIMPLIFIE : IQA ... 49

CONCLUSION ... 52

ANNEXES ... 53

1. Annexe : Listes des sites de prélèvement ... 54

2. Annexe : Données brutes du dioxyde d’azote ... 55

3. Annexe : Données brutes du benzène ... 57

4. Annexe : Données brutes Toluène Ethylbenzène Xylène... 58

5. Annexe: Indice de la qualité de l’air ... 63

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REMERCIEMENTS

Nous remercions les maires des communes de Bouillante, Monsieur ABELLI, de Deshaies, Madame MARC, de Pointe-Noire, Monsieur JEAN CHARLES et de Vieux-Habitants, Monsieur ARBAUD de nous avoir permis de réaliser cette étude.

Egalement, nous tenons à remercier Monsieur MEFON et l’ensemble du service technique de la commune de Pointe-Noire pour leur implication.

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DEFINITIONS

AASQA : Association Agréée pour la Surveillance de la Qualité de l’Air

Indice ATMO : indicateur de la qualité de l’air pour une agglomération de plus de 100 000 habitants.

Indice de la qualité de l’air simplifié (IQA) : indicateur de la qualité de l’air pour une agglomération de moins de 100 000 habitants.

Mesures fixes : mesures effectuées à des endroits fixes, soit en continu, soit par échantillonnage aléatoire, afin de déterminer les niveaux conformément aux objectifs de qualité des données applicables.

MEDDE : Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie.

Mesures indicatives : mesures qui respectent des objectifs de qualité des données moins stricts que ceux requis pour les mesures fixes.

Objectif de qualité (OQ) : un niveau à atteindre à long terme et à maintenir, sauf lorsque cela n’est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d’assurer une protection efficace de la santé humaine et de l’environnement dans son ensemble.

Programme de surveillance de la Qualité de l’air (PSQA) : Outil d’information et de pilotage élaboré pour une période de cinq ans à minima dans le cadre de l’arrêté ministériel du 21 octobre 2010 relatif aux modalités de surveillance de la qualité de l'air et à l'information du public. Ce programme respecte les prescriptions définies par les directives 2004/107/CE¹, 2008/50/CE² ainsi que les recommandations définies par le Ministère de l’Ecologie du Développement Durable et de l’Energie (MEDDE), par l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME).

Seuil d’alerte (SA) : un niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé de l’ensemble de la population ou de dégradation de l’environnement, justifiant l’intervention de mesures d’urgence.

Seuil d’information et de recommandation (SIR) : un niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine de groupes particulièrement sensibles au sein de la population et qui rend nécessaires l’émission d’informations immédiates et adéquates à destination de ces groupes et des recommandations pour réduire certaines émissions ;

Valeur cible (VC) : un niveau à atteindre, dans la mesure du possible, dans un délai donné, et fixé afin d’éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou l’environnement dans son ensemble ;

1DIRECTIVE du 15 Décembre 2004 concernant l’arsenic, le cadmium, le mercure, le nickel et les hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l’air ambiant.

2DIRECTIVE du 21 mai 2008 concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe.

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Valeur limite (VL) : un niveau à atteindre dans un délai donné et à ne pas dépasser, et fixé sur la base des connaissances scientifiques afin d’éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou sur l’environnement dans son ensemble.

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INTRODUCTION

Créée le 30 novembre 2000, GWAD’AIR est l’Association Agréée de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) en Guadeloupe. Elle est régie par la loi de 1901 : association d’intérêt général à but non lucratif.

GWAD’AIR est née de la Loi sur l’Air et l’Utilisation Rationnelle de l’Énergie (LAURE) promulguée le 30 décembre 1996 qui reconnaît à chaque individu de respirer un air qui ne nuise pas à sa santé. Agréée par le MEDDE, elle fait partie du réseau national des AASQA qui compte à ce jour 28 associations similaires sur l’ensemble du territoire français.

Aujourd’hui, GWAD’AIR :

• mesure et surveille les concentrations de polluants atmosphériques définis par son Programme Régional de Surveillance de la Qualité de l’Air (PRSQA),

• prévoit la qualité de l’air et alerte en cas d’épisode de pollution,

• aide les autorités pour l’amélioration de la qualité de l’air en contribuant notamment à la conception et à la mise en place d’outils de préservation visant à réduire les sources d’émissions,

• informe en continu et sensibilise la population.

Le positionnement et le dimensionnement du réseau de mesure sont établis selon la directive européenne 2008/50/CE qui définit les Zones Administratives de Surveillance (ZAS). On distingue deux ZAS décrites dans le PSQA 2010-2015 :

• La Zone Urbaine Régionale (ZUR) compte plus de 100 000 habitants (171 529 en 2014 selon l’INSEE) et regroupent à ce jour les communes : Les Abymes, Baie-Mahault, Le Gosier, Lamentin, Petit-Bourg et Pointe-à-Pitre. Elle est équipée de trois sites de mesures fixes :

o une station urbaine à Pointe à Pitre, o une station périurbaine à Baie-Mahault, o une station périurbaine aux Abymes.

Les paramètres mesurés concernent les niveaux des concentrations en oxydes d’azote (dioxyde d’azote NO2 et monoxyde d’azote NO), dioxyde de soufre (SO2), en particules fines (PM10 et PM2,5) et en ozone (O3).

• La Zone Régionale (ZR) est composée des 26 communes restantes. L’utilisation d’une station mobile permet de suivre en continu sur une période déterminée les mêmes paramètres que sur la ZUR.

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ZUR ZR

Station périurbaine Station urbaine Mât météo NOx : oxydes d’azote O3 : ozone

PM10 : particules fines en suspension de diamètre inférieur à 10 micromètres PM2,5 : particules fines en suspension de diamètre inférieur à 2,5 micromètres SO2 : dioxyde de soufre

Figure 1 : Délimitation des Zones Administratives de Surveillance

Dans le cadre de son PSQA, GWAD’AIR a réalisé en 2014 l’évaluation de la qualité de l’air sur la Côte-Sous-le- Vent, dans le but de quantifier les concentrations atmosphériques des principaux polluants réglementés et suivre leur évolution depuis la précédente étude de 2009. Afin de visualiser la répartition spatiale des concentrations en dioxyde d’azote et benzène, un échantillonnage passif a été mis en place suivant deux campagnes. De plus, une étude temporelle des concentrations en ozone (O3), dioxyde de soufre (SO2), particules fines de diamètre inférieur à dix micromètres (PM10) et oxydes d’azote (NOX) a été réalisée en deux campagnes de mesures continues grâce au positionnement d’une station mobile sur la commune de Pointe-Noire.

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1 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

1.1 Périmètre d’étude

En Guadeloupe, la Côte-Sous-le-Vent se situe sur la côte ouest de l'île de la Basse-Terre. Le climat y est généralement très sec. Les reliefs et massifs montagneux atténuent la progression des vents, des nuages et donc des précipitations.

Elle couvre une superficie de 193 km² et regroupe les communes de Bouillante (43,5 km²), Deshaies (31,1 km²), Pointe Noire (59,7 km²), et Vieux-Habitants (58,7 km²) :

Figure 2: Présentation de la zone étudiée : Côte-Sous-le-Vent. Source : Géoportail 2015.

Deshaies

Pointe Noire

Bouillante

Vieux-Habitants Basse- Terre

Grande- Terre

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1.2 Climat

Le climat rencontré sur l’archipel de la Guadeloupe est tropical, humide et est composé de quatre périodes³ :

• la saison sèche : commence au mois de janvier pour se terminer à la mi-avril. ^Letemps y est généralement ensoleillé, calme et sec en journée, puis frais en soirée. Toutefois quelques averses peuvent se produire en fin de nuit et les orages sont rares.

• La période de première transition : s’étend de mi-avril à mi-juin. Elle est marquée par l’alternance d’averses et d’embellies. Les pluies orageuses sont plus fréquentes de fin avril à début-mai.

• la saison des pluies : débute à la mi-juin et s’achève à la mi-novembre. Durant cette période le temps est chaud et humide, les vents sont faibles. Le temps est lourd et l’absence de vent peut engendrer des orages. Dans le cadre d’évènements cycloniques, les pluies peuvent être torrentielles.

• La période de deuxième transition : commence à la mi-novembre et se termine au mois de décembre. Les pluies se font plus rares et les vents plus présents. Les températures diminuent.

Les mesures des concentrations de polluants réalisées sur la Côte-Sous-le-Vent en 2014 se sont déroulées au cours des périodes de première transition, saison des pluies et deuxième transition.

3Le Climat en Guadeloupe : Edité par Météo-France - Service régional de Guadeloupe - Section de climatologie

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2 PRESENTATION DES POLLUANTS ETUDIES 2.1 Le benzène (C

6

H

6

)

a) b)

Figure 3: Modélisation moléculaire du benzène de formule C6H6 : a) trois dimensions : coloration par atome (hydrogène : blanc et carbone : noir) et b) deux dimensions : Formule de Lewis.

2.1.1 Caractéristiques physicochimiques

Quelques propriétés physico-chimiques : Aspect / État physique à 20°C / 101.3kPa Liquide incolore et très volatil

Couleur Incolore

Odeur Aromatique

Seuil olfactif Perceptible pour des concentrations de l’ordre de 5 ppm soit 16 mg/m³ dans l’air.

Masse molaire (g/mol) 78,11

Tableau 1: Propriétés physicochimiques du benzène. Source : Fiche toxicologique de l’Institut National des Risques Sanitaires (2011) et Fiche de données toxicologiques et environnementales de l’Institut National de l’Environnement industriel et des

Risques (2006).

2.1.2 Sources d’émission

Les émissions de benzène dans l’atmosphère peuvent être d’origines naturelles telles que les phénomènes de combustions incomplètes retrouvées dans les feux de forêt, ou encore les activités volcaniques.

Dans l’atmosphère la présence de cette molécule est également due à sa fabrication et son utilisation dans l’industrie.

En Guadeloupe, les sources d’émissions anthropiques de ce polluant sont majoritairement représentées par les transports routiers (gaz d’échappement, remplissage de réservoirs) et les fumées de tabac.

2.1.3 Devenir dans l’environnement

Le benzène bénéficie d’une grande mobilité dans les sols. De par sa grande solubilité, ce polluant regagne les eaux superficielles et sous-terraines par ruissellement et lixiviation. De plus, la vaporisation dans l’air ambiant est facilitée par une pression de vapeur élevée. Dans l’atmosphère, le benzène présent sous forme gazeuse est alors rapidement dégradé par un ensemble de réactions photooxydatives faisant intervenir principalement les radicaux hydroxyles.

2.1.4 Effets sur la santé humaine

L’inhalation est la principale voie d’exposition au C6H6. Une fois dans l’organisme il subit un ensemble de réactions aboutissant sur la formation de nouvelles molécules : les métabolites. Ces transformations se déroulent principalement au niveau du foie et de la moelle osseuse. Ces nouveaux composés peuvent par

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leurs actions, entraîner un certain nombre d’effets néfastes sur la santé selon que l’exposition soit aiguë ou chronique (troubles digestifs, neurologiques…).

2.1.5 Réglementation

La Directive 2008/50/CE et le Décret 2010-1250 définissent plusieurs seuils réglementaires relatifs aux émissions en benzène pour la protection de la santé humaine.

Valeurs réglementaires relatives au benzène (C6H6)

Objectif de qualité 2 µg/m³ en moyenne annuelle civile

Valeur limite pour la protection de la santé

humaine 5 µg/m³ en moyenne annuelle civile

Tableau 2 : Valeurs réglementaires du benzène pour la protection de la santé humaine.

2.2 Le dioxyde de soufre (SO

2

)

a) b)

Figure 4: Modélisation moléculaire du dioxyde de soufre de formule SO2 : a) trois dimensions : coloration par atome (soufre : jaune et oxygène : rouge) ; b) deux dimensions : Formule de Lewis

Quelques propriétés physico-chimiques : Aspect / État physique à 20°C / 101.3kPa 1 ppm = 2,66 mg/m³

Couleur Gaz incolore

Odeur âcre

Seuil olfactif 0,5 ppm soit 1,3 mg/m³

Masse molaire (g/mol) 64

Tableau 3 : Propriétés physicochimiques du dioxyde de soufre. Source : Fiche toxicologique de l’Institut National des Risques Sanitaires (2006) et Fiche de données toxicologiques et environnementales de l’Institut National de l’Environnement industriel et

des Risques (2011).

Les phénomènes naturels tels que les éruptions volcaniques et les feux de forêts constituent les principales sources naturelles d'exposition au dioxyde de soufre. De plus, la décomposition des végétaux en milieu pauvre en oxygène (sur les sols, dans les marécages et océans) entraîne la production de sulfure d'hydrogène (H2S), un gaz incolore irritant et toxique, qui est potentiellement oxydé au cours du temps en SO2.

Ce dernier est utilisé dans les procédés industriels de combustion des ressources fossiles. En Guadeloupe, le dioxyde de soufre issu des activités humaines est produit à 97% par le secteur de la production d’énergie comme le montre la figure suivante :

(14)

Page 14 sur 65 .

97%

2% 1%

Répartition de la production régionale de dioxyde de soufre

Transformation énergie industrie manufacturière résidentiel/ tertiaire agriculture/sylviculture transport routier autres transports

Figure 5 : Répartition de la production de dioxyde de soufre. Source CITEPA Juin 2010

Majoritairement présent sous forme gazeuse le dioxyde de soufre subit dans l’atmosphère un ensemble de réactions aboutissant à la formation d’autres molécules (acide sulfurique H2SO4, trioxyde de soufre SO³…).

Ces dernières peuvent être impliquées dans certains épisodes de pollutions atmosphériques et d’acidification des milieux.

Chez l’homme, la principale voie d’exposition au SO²est l’inhalation. C’est un gaz très soluble dans l’eau qui est rapidement absorbé par les muqueuses des voies respiratoires supérieures.

Selon que l’exposition soit aiguë ou chronique, les effets sur la santé humaine varient de la simple irritation oculaire à l’obstruction des voies aériennes hautes pouvant mener à l’arrêt respiratoire. De plus, la fréquence d’apparition de ces effets augmente chez les individus les plus sensibles.

Selon la Directive 2008/50/CE et le Décret 2010-1250, plusieurs seuils réglementaires sont définis pour la protection de la santé humaine et des écosystèmes :

Valeurs réglementaires relatives au dioxyde de soufre (SO2)

Objectif de qualité 50 µg/m³ en moyenne annuelle civile

Valeurs limites pour la protection de la santé humaine

350 µg/m³ en moyenne horaire à ne pas dépasser plus de 24 fois par année civile

125 µg/m³ en moyenne journalière à ne pas dépasser plus de 3 fois par année civile

Niveau critique pour la protection de la végétation

20 µg/m³ en moyenne annuelle civile et en moyenne sur la période du 1er octobre au 31 mars Seuil de recommandation et

d’information

300 µg/m³ en moyenne horaire

Seuil d’alerte 500 µg/m³ en moyenne horaire pendant 3 heures consécutives

Tableau 4: Valeurs réglementaires du dioxyde de soufre pour la protection de la santé humaine. Ministère de l'Ecologie du Développement Durable et de l'Energie (MEDDE).

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2.3 Les oxydes d’azote (NO

x

)

La dénomination commune « oxydes d’azote » fait référence aux entités formées d’oxygène et d’azote intervenant fréquemment dans les phénomènes de pollutions atmosphériques telles que : le dioxyde d’azote NO2, le monoxyde d’azote NO…

Ce dernier n’est à ce jour encadré par aucune réglementation, contrairement aux niveaux d’émissions en dioxyde d’azote qui sont assujettis aux différents seuils pour la protection de la santé humaine, définis par la Directive 2008/50/CE et le Décret 2010-1250. Dans le cadre de cette étude, seuls les niveaux en NO2 font l’objet d’une exploitation.

Le dioxyde d’azote (NO2)

a) b)

Figure 6: Modélisation moléculaire du dioxyde d'azote de formule NO2 : a) trois dimensions : coloration par atome (oxygène : rouge et azote : bleu) ; b) deux dimensions : Formule de Lewis

Quelques propriétés physico-chimiques Aspect / État physique à 20°C / 101.3kPa Gaz

Couleur Gaz brunâtre

Odeur Difficilement détectable à faible concentration. Piquante.

Seuil olfactif La détection des seuils par l'odeur est subjective et inappropriée pour alerter en cas de surexposition.

Tableau 5 : Propriétés physicochimiques du dioxyde d'azote. Source : Fiche de données de sécurité d’Air Liquide : dioxyde d’azote (2013).

Plusieurs sources d’émission de dioxyde d’azote sont à ce jour connues :

• ce dernier peut se former en combinant l’oxygène de l’air et l’azote dégagé lors d’événements naturels (orages, éruptions volcaniques).

• la combustion d’énergies fossiles (charbon, fioul, et gaz naturel) ainsi que les échappements des véhicules thermiques (et plus particulièrement les motorisations diesel) constituent les principales sources de dégradation de la qualité de l’air liées au dioxyde d’azote NO2.

Principaux traceurs de la pollution automobile, les NOx (oxydes d’azote) sont majoritairement émis par^4,:

• la production, la transformation et la distribution d’énergie, et

• la combustion réalisée au sein des moteurs automobiles.

4CITEPA : Inventaire régional d’émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre dans le cadre du schéma régional climat-air- énergie – Guadeloupe (2010).

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Le graphique suivant fait état de la répartition de la production anthropique d’oxydes d’azotes en Guadeloupe :

79%

1%

19%

1%

Répartition de la production régionale d'oxydes d'azote

Transformation énergétique industrie manufacturière résidentiel/ tertiaire agriculture/sylviculture transport routier autres transports

Figure 7: Répartition de la production d'oxydes d’azote. Source CITEPA Juin 2010

Le dioxyde d’azote est une molécule qui n’est pas concernée par le processus de biodégradation, ce qui fait d’elle un élément persistant une fois émis dans l’atmosphère. Un excès d’apport en azote atmosphérique par rapport aux capacités d’absorption des compartiments sols et eaux, participe au déséquilibre des écosystèmes. L’une des manifestations la plus visible à l’échelle nationale est le phénomène d’eutrophisation qui se caractérise par le surdéveloppement d’algues et plantes aquatiques, suite à un apport excessif en nutriments.

En présence d’humidité, le dioxyde d’azote peut former de l’acide nitrique en partie responsable du phénomène des pluies acides. Egalement, la présence de polluants primaires (composés très réactifs) et de rayonnements solaires produit un ensemble de réactions dites « photochimiques ». Il en résulte la formation d’ozone troposphérique « mauvais » pour la santé humaine et les différents écosystèmes.

Les NOx, selon que l’exposition soit chronique ou aiguë peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine tels que les irritations (oculaires, respiratoires), les œdèmes pulmonaires, les nausées, et les affections du système cardiovasculaire.

Ces symptômes constituent un facteur d’aggravation des pathologies respiratoires (irritations, toux, sensibilités aux allergènes) pour les groupes sensibles (enfants, asthmatiques, personnes âgées, etc.).

Dans cette partie, les caractéristiques liées à la molécule de dioxyde d’azote (NO2) seront exposées. Le monoxyde d’azote n’est actuellement pas réglementé dans l’air ambiant pour la protection de la santé humaine.

Selon la Directive 2008/50/CE et le Décret 2010-1250, les valeurs des seuils réglementaires régissant l’émission de dioxyde d’azote sont les suivantes :

(17)

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Valeurs réglementaires relatives au dioxyde d’azote (NO2) Protection de la santé humaine :

Objectif de qualité 40 µg/m³ En moyenne annuelle

Valeurs limites

200 µg/m³ à ne pas dépasser plus de 175 fois par an 1 heure 200 µg/m³ à ne pas dépasser plus de 18 fois par année

civile

1 heure

40 µg/m³ Année civile

SIR 200 µg/m³ 1 heure

SA

400 µg/m³ 3 heures consécutives

200 µg/m³

en moyenne horaire à J-1, et à J, et en prévision de 200 µg/m³ à J+1.

Protection de la végétation et des écosystèmes naturels Niveau critique

pour les NOx 30 µg/m³ Année civile

Tableau 6: Valeurs et seuils réglementaires liés aux émissions de dioxyde d'azote dans l'air ambiant.

2.4 L’ozone (O

3

)

a) b)

Figure 8 : Modélisation moléculaire de l’ozone de formule O3: a) trois dimensions : coloration par atome (oxygène : rouge) ; b) deux dimensions : Formule de Lewis

Quelques propriétés physico-chimiques : Aspect / État physique à 20°C / 101.3kPa Gaz 1 ppm = 2 mg/m³

Couleur Incolore à bleuâtre

Odeur Odeur caractéristique rappelant l’eau de javel

Seuil olfactif 0,01 ppm soit 0,05 m/m³

Tableau 7 : Propriétés physicochimiques de l'ozone. Source : Fiche toxicologique de l’Institut National des Risques Sanitaires (2013) et Fiche de données toxicologiques et environnementales de l’Institut National de l’Environnement industriel et des

Risques (2011).

L’ozone présent en fortes concentrations au niveau de la stratosphère (15 à 20 km d’altitude) est dit « bon » pour son action protectrice atténuant les rayonnements Ultra Violet (UV) arrivant à la surface de la Terre. Au contraire l’ozone troposphérique (0 à 15 km d’altitude) issu essentiellement de pollutions liées aux activités

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humaines (processus industriels de désinfection, stérilisation, blanchiment, utilisations d’appareils à rayonnement UV, électriques à hautes tensions, radiation laser…) et dans une moindre mesure à l’action de décharges électrostatiques (orages) sur l’oxygène de l’air, est « mauvais » du fait de ses effets néfastes sur la santé humaine. C’est l’un des produits des réactions en chaîne faisant intervenir les oxydes d’azote ainsi que les Composés Organiques Volatils (COV) issus de l’industrie.

L’ozone troposphérique participe au phénomène d’acidification des pluies, ainsi qu’à l’effet de serre. C’est un gaz peu soluble dans l’eau et se dissout d’autant plus difficilement que la température augmente. Cette molécule oxydante instable et très réactive dans l’air ambiant (troposphère) se décompose rapidement en oxygène⁵.

Etant une molécule très réactive, l’O3 a sur la santé humaine une toxicité qui sera fonction de l’exposition.

Les effets relevés sont essentiellement liés aux inflammations, douleurs, gênes respiratoires et thoraciques.

Les enfants, les jeunes adultes, les sportifs et les personnes souffrant de pathologies respiratoires tels que les asthmatiques sont majoritairement sujet à ces manifestations. Une exposition chronique induirait également l’apparition de nouveaux cas d’asthme.

Selon la Directive 2008/50/CE du 21 mai 2008 et le Décret 2010-1250 du 21 octobre 2010, les valeurs cibles de l’ozone pour la protection de la santé humaine sont les suivantes :

Valeurs réglementaires relatives à l’ozone (O3) Objectif de qualité pour la

protection de la santé humaine

120 µg/m³ pour le maximum journalier de la moyenne sur 8 heures par an 120 µg/m³ valeur à ne pas dépasser plus de 25 jours par année civile

moyenne calculée sur 3 ans Seuil d'information 180 µg/m³ en moyenne horaire

Seuil d'alerte pour

information 240 µg/m³ en moyenne horaire Seuil d'alerte pour la mise

en œuvre progressive de mesure d’urgence

❖ 1^er seuil

❖ 2^ème seuil

❖ 3^ème seuil

240 µg/m³ 300 µg/m³ 360 µg/m³

➢ en moyenne horaire, dépassé pendant 3 heures consécutives

➢ en moyenne horaire

Tableau 8: Récapitulatif des valeurs cibles pour la protection de la santé humaine concernant l'ozone.

2.5 Les particules de diamètre inférieur à 10 micromètres : PM10

Les « poussières » désignent communément l’ensemble des particules en suspension présentes dans l’air ambiant. Elles sont également connues sous les dénominations « aérosols » ou encore « particulate matter »

5 Dictionnaire environnement : ozone - Actu-environnement. L’actualité professionnelle du secteur de l’environnement (2015).

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pour matière particulaire (PM). Transportées dans l’air et les eaux, ce mélange complexe de fines particules solides ou de gouttelettes liquides est classé en fonction de la granulométrie, cependant, il n’existe pas de caractéristiques physicochimiques en raison de la grande variabilité et diversité de leurs natures et origines.

2.5.1 Caractéristiques physiques

Afin d’établir une classification de ces particules, les tailles et diamètres sont considérés, on distingue :

• les particules fines, PM 10 : de diamètre inférieur à 10 micromètres, qui englobe les

• les particules très fines, PM 2,5 : de diamètre inférieur à 2,5 micromètres, qui comprennent

• les particules ultras fines, PM 1 : de diamètre inférieur à 1 micromètre incluant,

• les nanoparticules, PM 0,1 : de diamètre inférieur à 0,1 micromètres. Ces dernières sont les plus dangereuses pour la santé.

Les PM retrouvées dans l’air ambiant sont de sources multiples. Elles peuvent être d’origine anthropique regroupant un ensemble de secteurs : les activités humaines menant à la combustion incomplète de produits fossiles (circulation automobile, centrale thermique, incinération de déchets, etc.), la réalisation de procédés industriels, l’usure des revêtements routiers, les travaux de construction ou de démolition, le tabagisme, etc.

En Guadeloupe, le secteur de la production d’énergie contribue majoritairement à la formation de ces particules en suspension comme l’illustre la figure suivante :

49%

13%

2%

15%

20%

1%

Répartition de la production régionale de PM10

Transformation énergétique industrie manufacturière résidentiel/ tertiaire agriculture/sylviculture transport routier

autres transports

Figure 9 : Répartition de la production de particules en suspension. Source CITEPA Juin 2010

Le transport routier est également impliqué à hauteur de 20% dans l’émission de ces polluants.

Les particules proviennent notamment de sources naturelles telles que le transport aérien depuis les régions désertiques (brumes de sables), les éruptions volcaniques, les activités sismiques, les activités géothermiques, les feux de terres non cultivées, les vents violents, les embruns marins, et la réinsertion dans l’atmosphère.

Une fois émises dans l’air ambiant, en fonction de leurs diamètres, ces particules peuvent être transportées sur de très longues distances (de l’ordre de 10 000 km) et périodes. Après avoir rejoint différents

(20)

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compartiments (sols, eaux), elles peuvent être remises en suspension sous l’influence de différents facteurs (vent, trafic routier).

De par leurs natures et leurs tailles, ces particules représentent un danger pour la santé humaine en pénétrant les voies aériennes, puis en progressant dans l’arbre bronchique. En atteignant les alvéoles pulmonaires, elles interagissent et induisent l’apparition de cancer.

Les valeurs déterminées afin de garantir la protection de la santé humaine par la directive 2008/50/CE et le Décret 2010-1250 du 21 octobre 2010 sont présentées dans le tableau suivant :

Valeurs réglementaires relatives aux particules fines de diamètre inférieur à 10 micromètres (PM10) Objectif de qualité 30 µg/m³ En moyenne annuelle

Valeur limite pour la

protection de la santé humaine

50 µg/m³ En moyenne journalière, à ne pas dépasser plus de 35 fois par année civile

40 µg/m³ En moyenne annuelle Seuil de recommandation et

d’information 50 µg/m³ En moyenne journalière

Seuil d’alerte 80 µg/m³ En moyenne journalière

Figure 10 : Récapitulatif des valeurs cibles réglementaires pour la protection de la santé humaine concernant les particules de diamètre inférieur à 10 micromètres

(21)

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3 MATERIELS ET METHODES

Lors de la réalisation de cette étude deux méthodes spécifiques ont été mises en œuvre ; l’une faisant intervenir l’échantillonnage passif en dioxyde d’azote et en benzène, l’autre permettant le suivi continu des concentrations des polluants sur un site donné à l’aide de la station de mesure mobile de GWAD’AIR.

3.1 Echantillonnage passif

L’échantillonnage passif consiste en la quantification des concentrations moyennes sur une période donnée d’un gaz, grâce à l’utilisation d’un capteur muni d’un adsorbant ou absorbant (support solide imprégné d’un réactif chimique) spécifique de la molécule ciblée.

3.1.1 Avantages et limites de la méthode utilisée

• Avantages

L’échantillonnage passif permet de réaliser pour une campagne de mesures donnée de nombreux prélèvements sur différents sites. L’usage de cette méthode, souvent employée par les AASQA, présente de nombreux avantages. En effet, il s’agit d’une technique analytique simple ne nécessitant pas de source d’alimentation électrique, d’entretien, et d’étalonnage lors de la mise en œuvre. Le réemploi du matériel est un aspect important qui confère au procédé son coût peu onéreux.

• Limites

Le principal inconvénient lié à l’utilisation de ce dispositif est son incapacité à assurer un suivi continu des concentrations des polluants étudiés. Elle n’est donc pas recommandée pour un échantillonnage de courte durée, sauf dans le cas où de forts niveaux de concentrations seraient constatés ; par conséquent il est impossible d’établir un profil journalier et de visualiser d’éventuels pics de concentration.

D’autre part, les conditions météorologiques incluant notamment la température, l’humidité, la vitesse et la direction des vents, influent sur les quantifications réalisées par échantillonnage passif. Cette méthode est uniquement représentative de la zone et de la période étudiée.

3.1.2 Zone d’étude

Selon la directive 2008/50/CE, l’évaluation de la qualité de l’air doit prendre en compte la taille de la population et des écosystèmes exposés à la pollution atmosphérique. Il est donc important de délimiter des zones d’études en fonction de la densité de population.

En accord avec ces recommandations, l’échantillonnage passif du dioxyde d’azote et du benzène a été réalisé sur l’ensemble de la Côte-Sous-le-Vent. Un maillage d’un kilomètre carré a été réalisé, permettant alors de définir 93 points de prélèvements pour le dioxyde d’azote et 20 sites pour le benzène.

(22)

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Figure 11: Positionnement de l'ensemble des 93 sites de prélèvement sur la Côte-Sous-le-Vent-2014.

Afin d’obtenir une représentativité maximale de l’exposition de la population au dioxyde d’azote et au benzène, l’ensemble des points a été réparti le long des axes routiers (situation trafic) et en dehors des zones de circulation dense (situation de fond). L’ensemble des sites de prélèvement situés sur la Côte-sous- le-Vent sont présentés en annexe 1.

3.1.3 Organisation de la campagne

Quatre campagnes d’évaluation des concentrations en dioxyde d’azote et en benzène, d’une durée de deux semaines chacune ont été réalisées.

CAMPGNE 2014 Date de pose Date de dépose

CAMPAGNE 1 05 et 06/05/2014 20/05/14

CAMPAGNE 2 20/05/2014 03 et 04/06/201

CAMPAGNE 3 30/10/2014 13/11/2014

CAMPAGNE 4 13/11/2014 27/11/2014

Tableau 9 : Récapitulatif de l'ensemble des campagnes menées au cours de l'année 2014

site de prélèvement du dioxyde d’azote site de prélèvement du benzène

(23)

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Plusieurs principes de précautions ont été mis en place. Au cours des campagnes, des blancs « terrain, laboratoire, et témoin » ainsi que des tubes «doublons» ont été suivis :

➢ Le blanc « terrain », suit le même trajet que les tubes exposés, puis est placé au réfrigérateur pendant toute la durée de la campagne.

➢ Le blanc « laboratoire », reste au réfrigérateur pendant toute la durée de la campagne.

➢ Le « témoin » est mis en place sur site en même temps que les tubes exposés, mais n’est pas débouché.

➢ Le « doublon » est un deuxième tube exposé à l’air en même temps qu’un autre tube classique. Cela permet de dupliquer la mesure sur certains sites de prélèvement.

La réalisation des blancs permettent de s’assurer du bon état initial du matériel employé afin d’éviter tout biais de la mesure.

Sur l’ensemble des quatre campagnes, 421 tubes ont été placés sur 93 points de prélèvements pour les quantifications en dioxyde d’azote; et 101 capteurs passifs ont été répartis sur 20 sites de prélèvements pour le benzène. La répartition des tubes à diffusion passive a été réalisée de la façon suivante :

Dioxyde d’azote : NO2

Campagne 2014

Tubes sur site

Dont : Blanc

Terrain

Blanc Laboratoire

TOTAL Exposés Doublons Témoins

1 101 90 11 0 1 1 103

2 100 90 10 0 1 1 102

3 106 95 10 1 1 1 108

4 106 95 10 1 1 1 108

Total 413 370 41 2 4 4 421

Tableau 10: Répartition des tubes passifs en dioxyde d'azote

Benzène : C6H6

Campagne 2014

Tubes sur site

Dont : Blanc

Terrain

Blanc

Laboratoire TOTAL Exposés Doublons Témoins

1 22 21 1 0 1 1 24

2 24 23 1 0 1 1 26

3 23 22 1 0 1 1 25

4 24 23 1 0 1 1 26

Total 93 89 4 0 4 4 101

Tableau 11: Répartition des tubes passifs en benzène

(24)

Page 24 sur 65 3.1.4 Météorologie

Les données météorologiques permettent d’affiner l’interprétation des données obtenues lors des campagnes de mesures. En effet, la pluviométrie, la température, la vitesse et la direction du vent sont des paramètres qui peuvent influer sur les concentrations atmosphériques des polluants. Dans de bonnes conditions dispersives les niveaux relevés sont minimes, au contraire un vent faible peut induire le phénomène d’accumulation des polluants. Par ailleurs, les précipitations induisent la dissolution de certaines molécules, ce qui a pour conséquence de réduire la fraction gazeuse quantifiable.

Dans ce paragraphe les températures (Tm), vitesses (FF) et directions (DD) des vents ainsi que les pluviométries moyennes (Plm) sont présentées pour l’ensemble des campagnes menées. Les conditions dispersives sont dites bonnes pour une vitesse moyenne des vents supérieure à 3,5 m/s et un cumul de pluie supérieur à 4 mm. Les données sont recueillies par la station météorologique de Pointe Noire - Bellevue :

(25)

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• DD : ESE

• FF : 3,4 m/s

• Tm : 30°C

• Plm : 3,8 mm

• Dispersion :

moyenne ^S

O E

SO SE

0 20 40 60

[0-1[ [1-2[ [2-4[ [4-6[ [6-8[ [8-12[

%

Classe en m/s

20 21 22 23 24 25 26

0 5 10 15 20 mm °C

DATES

Période de première transition mi-avril - mi-juin

Campagne 2 :

• DD : E

• FF : 3,9 m/s

• Tm : 30°C

• Plm : 0,6 mm

• Dispersion : faible

CAMPAGNE 2:

S O

N

E

SE NO NE

SO 0

20 40 60 80 100

[0-1[ [1-2[ [2-4[ [4-6[ [6-8[ [8-12[

%

Classe en m/s

Répartition des vitesses moyennes journalières des vent

Station Météorologique de Pointe Noire

20 21 22 23 24 25 26 27 28

0 1 2 3 4 5 6 7

mm °C

DATES

Période de première transition mi-avril - mi-juin

Campagne 3 :

• DD : E

• FF : 3,2 m/s

• Tm : 30°C

• Plm : 9,8 mm

• Dispersion : bonne

CAMPAGNE 3:

S O

N

E

SE NO NE

SO 0

20 40 60 80 100

[0-1[ [1-2[ [2-4[ [4-6[ [6-8[ [8-12[

%

Classe en m/s

Répartition des vitesses moyennes journalières des vent

20 21 22 23 24 25 26 27 28

0 10 20 30 40 50 60 70

mm °C

DATES

Saison des pluies mi-juin mi-novembre

Campagne 4 :

• DD : E - ENE

• FF : 3,7 m/s

• Tm : 30°C

• Plm : 4,0 mm

• Dispersion : bonne

0 20 40 60 80 100

[0-1[ [1-2[ [2-4[ [4-6[ [6-8[ [8-12[

%

Classe en m/s

Répartition des vitesses moyennes journalières des vent

20 21 22 23 24 25 26 27 28

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

mm °C

DATES

Période de deuxième transition mi-novembre

décembre

CAMPAGNE 4:

S O

N

E

SE NO NE

SO

(26)

Page 26 sur 65 minimale correspondant à :

• une mesure aléatoire hebdomadaire, ou

• huit semaines de mesures réparties uniformément sur l’année.

GWAD’AIR a réalisé un suivi des concentrations en dioxyde d’azote et benzène selon un échantillonnage passif pendant huit semaines réparties uniformément dans l’année.

3.1.5.1 Echantillonnage passif du dioxyde d’azote

3.1.5.1.1 Principe de la mesure : diffusion passive de type PASSAM AG

Le principe de la mesure du dioxyde d’azote lors de cette campagne est basé sur la simple diffusion de l’air ambiant dans la colonne du tube de type PASSAM AG. Ces capteurs passifs se présentent sous la forme de petits tubes cylindriques d’environ 7 cm muni d’une grille métallique imprégnée d’une solution de triéthanolamine (TEA), le réactif et de Brij 35, le mouillant favorisant l’imprégnation de la préparation sur le grillage. C’est au contact de ce dernier que le dioxyde d’azote présent dans l’air réagit afin de former le complexe N-nitrosodiéthanolamine :

N(CH2CH2OH) 3 ON-N(CH2CH2OH)2

Figure 12 : Diffusion des molécules de dioxyde d'azote dans un tube passif.

Ces dispositifs sont exposés dans une boîte de protection atténuant les effets des intempéries. Ils sont généralement fixés à 3 mètres de hauteur afin d’éviter tout acte de vandalisme pendant la période de mesure.

NO2

(27)

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3a) 3b)

Figure 13: support de tube passif NO2 positionné sur a) un poteau ; b) un pilonne d’éclairage et de télécommunication.

Après la durée d’exposition requise, les tubes sont envoyés pour analyse par spectrophotométrie au laboratoire de Madininair. Le nouveau composé formé est mis en présence d’une solution acide de sulfanilamide et napthyléthylènediamine. Les ions nitrite NO2- (formé à partir du NO2) en milieu acide se transforme en acide nitreux HNO2 qui réagit avec la sulfanilamide pour donner un sel de diazonium. Ce dernier en s’associant avec des dérivés de naphtalène forme un complexe coloré qui a la capacité d’absorber certaines longueurs d’onde.

L’absorbance du dérivé de naphtalène est ensuite mesurée à une longueur d’onde de 542 nm. Une gamme réalisée avec des concentrations de nitrite de sodium (NaNO2) connues permet d’établir une droite d’étalonnage répondant à une équation de la forme :

A = f ([NO2]) A : l’Absorbance en nm

[NO2] : concentration recherchée des ions nitrites extraits

Ainsi, de l’absorbance mesurée il est possible de déterminer les concentrations de NO2 piégées par diffusion passive.

3.1.5.1.2 Exploitation des résultats

❖ Qualité de la mesure

La qualité des tubes exposés sur le terrain est vérifiée grâce à différents principes de sûreté. Dans le cas où les valeurs des « blancs » seraient supérieures à la limite de détection, leurs valeurs moyennes seraient retranchées aux résultats de quantification.

La réalisation de doublons permet de garantir la fiabilité des quantifications et détecter d’éventuelles anomalies. La mesure de l’écart relatif permet de juger de la fiabilité des résultats de quantification.

• Exploitation des blancs

Les concentrations de dioxyde d’azote relevées pour l’ensemble des témoins, des blancs terrains et laboratoires sont inférieures à la limite de détection de 2 µg/m³. Il n’est donc pas nécessaire de retrancher les valeurs des blancs aux quantifications retrouvées pour l’ensemble des tubes exposés lors des quatre campagnes. Il est possible de conclure sur le fait qu’il n’y a pas eu de contaminations pendant les périodes de transport, d’exposition et d’analyse.

(28)

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• Incertitudes et mesures

Selon le laboratoire d’analyse, l’incertitude sur les concentrations en dioxyde d’azote, pour l’ensemble des campagnes effectuées est de 40%⁶ . Bien qu’elle soit supérieure aux exigences de la Directive 2008/50/CE (±25%), l’exploitation sur des niveaux de quantifications très inférieurs aux seuils réglementaires est conduite, sans risque de dépassement de ces derniers.

• Exploitation des doublons : Ecart Relatif (ER) L’écart relatif est calculé de la façon suivante :

L'écart-relatif (ER) en % = ((m- A) m) 100

Avec m : valeur moyenne des deux mesures dupliquées A et B des tubes à diffusion

Sites 8 29 43 54 58 68 71 82 88

ER Campagne 1 9 8 0 0 0 0 0

ER Campagne 2 0 22 0 0 0 4 0 0

ER Campagne 3 1 6 13 15 6 11 4 12

ER Campagne 4 2 0 20 4 10 0 14 17

Tableau 12: Récapitulatif des écarts relatifs relevés pour l’ensemble des campagnes.

Les écarts relatifs calculés entre les doublons sont inférieurs à 25% ce qui traduit une fiabilité des mesures.

L’exploitation des données est réalisée en moyennant les quantifications des tubes exposés et de leurs doublons.

3.1.5.1.3 Bilan des mesures

La campagne 2014 de quantification des concentrations en NO2 sur la Côte-Sous-le-Vent a été conduite à différentes saisons afin de bénéficier d’une bonne représentativité. L’analyse apportée aux concentrations retrouvées intègre les conditions météorologiques rencontrées lors de la période d’évaluation.

L’ensemble des valeurs remarquables est résumé dans le tableau ci-dessous :

Campagne Concentration maximale en dioxyde d’azote [NO2]

Concentration moyenne en dioxyde d’azote [NO2]

1 11,2 µg/m³

Sur le site 27 3,3 µg/m³

2 6,7 µg/m³

Sur les sites 10 et 7 2,1 µg/m³

3 20,9 µg/m³

Sur le site 51 6,4 µg/m³

4 21,5 µg/m³

Sur le site 51 4.9 µg/m³

Tableau 13 : récapitulatif de l'ensemble des valeurs remarquables des campagnes de quantification du dioxyde d'azote sur la Côte-Sous-le- Vent 2014.

6Laboratoire Madininair de niveau 2 : quantification par méthode spectrométrique.

(29)

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Comme le requiert la réglementation, afin d’estimer une moyenne annuelle, 14% de données minimales sont requises et 90% de données valides nécessaires à l’exploitation.

Sur l’ensemble des campagnes d’évaluation, les concentrations en dioxyde d’azote varient de 1 µg/m³ à 21,5 µg/m³ d’air. Les niveaux maximaux retrouvés correspondent aux sites où le trafic routier est soutenu, présentant des conditions dispersives mauvaises et/ou une topographique très accidentée :

N°Site Communes Emplacements Caractéristiques

7 Deshaies Piton- Bungalow Site touristique : Circulation et stationnement denses

10 Deshaies La poste Etablissement public :

Circulation et stationnement denses 27 Pointe Noire Impasse Barthélémy

Carrefour :

Mauvaises conditions dispersives Circulation et stationnement denses

51 Bouillante Gendarmerie

Gendarmerie nationale :

Forte contribution topographique Circulation dense

Tableau 14 : Caractéristiques des sites présentant les concentrations maximales au cours de la réalisation des campagnes de mesure en dioxyde d’azote.

Ce dernier critère présenté est illustré par le site 51 localisé au niveau de la gendarmerie de Bouillante.

Figure 14 : Site 51: Commune de Bouillante - Entrée de la gendarmerie située dans une forte pente.

La contrainte topographique au niveau de ce point de prélèvement entraîne une forte contribution des moteurs thermiques, qui par conséquent émanent de plus grandes quantités de gaz d’échappement.

L’ensemble des données relevé a permis dans un premier temps d’établir une moyenne annuelle des concentrations en dioxyde d’azote retrouvées pour chaque site de mesure, et par la suite, de définir une répartition , ainsi qu’une comparaison de ces dernières à la valeur limite réglementaire pour la protection de la santé humaine. Les résultats obtenus sont présentés ci-dessous :

(30)

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10

56

32

2 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

[0-1] ]1-5] ]5-10] ]10-20] >20

Pourcentage de sites concernés

Classes des concentrations en µg/m³

Répartition des concentrations moyennes annuelles en NO

₂

retrouvées par site - Etude CSV 2014.

Figure 15 : Répartition des concentrations annuelles en NO2 retrouvées par site sur la Côte-Sous-le-Vent - 2014

Ces niveaux de quantification en dioxyde d’azote majoritairement compris entre 1 et 5 µg/m³ restent très inférieurs au seuil annuel pour la protection de la santé humaine, ainsi qu’à l’objectif de qualité annuel qui sont tous deux fixés à 40 µg/m³. L’ensemble des résultats obtenus pour chaque site est illustré par le graphe suivant :