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Paris, 10 décembre 2007

L'origine surprenante de la pollution atmosphérique particulaire en composés carbonés

La combustion de biomasse (feux de cheminée, feux agricoles et feux de jardins) est responsable de 50 à 70% de la pollution carbonée hivernale en Europe. Tel est le verdict rendu par le programme européen CARBOSOL chargé d'étudier la pollution particulaire en composés carbonés en Europe, et coordonné par le Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE, CNRS / Université Grenoble 1). Un résultat surprenant, à paraître le 15 décembre dans The Journal of Geophysical Research, qui a en outre le mérite de souligner les voies possibles de lutte contre cette pollution.

Dans les années 2000, des campagnes de mesure de la pollution particulaire globale, c'est-à-dire de tous les aérosols, ont été lancées. Elles étaient en partie motivées par la croissance de la motorisation diesel, forte émettrice d'aérosols carbonés, dont on pensait qu'ils jouaient un rôle notable dans la pollution particulaire.

 

C'est dans ce contexte qu'a été lancé, en 2001, le programme européen CARBOSOL(1) d'étude de la pollution particulaire en composés carbonés. Ses objectifs étaient de faire un état des lieux de la quantité et de la composition des aérosols carbonés à l'échelle de l'Europe mais également d'en déterminer les sources. Il s'agissait notamment de définir les parts respectives des combustibles fossiles (transport, industrie, chauffage au fioul et au gaz) et de la biomasse (chauffage au bois, feux de végétaux) à cette pollution. Les recherches développées par ce programme, coordonné par Michel Legrand, directeur de recherche CNRS au LGGE(2), ont été soutenues par l'INSU-CNRS.

 

La biomasse, une importante source de pollution atmosphérique particulaire

Les principales méthodes utilisées dans ce programme faisaient appel à des traceurs chimiques et au carbone 14 (14C). Le levoglucosan, sucre produit lors de la combustion de la cellulose, s'est avéré un excellent traceur chimique permettant de relever sans ambiguïté les émissions dues à la combustion de biomasse. Le 14C, quant à lui, est un isotope radioactif du carbone qui se désintègre trop vite(3) pour se trouver dans les combustibles fossiles, mais qui est présent dans la biomasse. Les chercheurs ont ainsi établi qu'en hiver, 50 à 70% de la masse des aérosols carbonés provient de la combustion de biomasse, ceci partout en Europe et aussi bien pour les masses d'air étudiées près du sol qu'en altitude. Les sites de mesure allaient en effet de la côte portugaise à la Hongrie, en passant par les observatoires du puy de Dôme (1400 m) et du Mont Blanc (4300 m).

 

Des résultats corroborés par des observations locales

Bousculant les idées reçues, ces résultats confirment et généralisent des observations plus locales, comme celle réalisée en 2004 au centre de Zurich qui a montré que la combustion de biomasse est responsable d'au moins 40% de la pollution en particules carbonées. Par ailleurs, concernant les métropoles françaises, une première étude conduite au cours de l'hiver 2007 par l'INERIS(4), à la demande du ministère de l'Écologie et du développement durable, avec la participation du Laboratoire de chimie moléculaire et environnement (LCME, Université de Savoie), du LGGE et des Associations agréées de surveillance de la qualité de l'air (AASQA) de Paris, Lille, Strasbourg et Grenoble, a remis des résultats très similaires à ceux obtenus à Zurich.

 

Comment lutter efficacement contre la pollution particulaire carbonée?

Si de nombreux et coûteux efforts ont été faits et se poursuivent pour limiter la pollution particulaire carbonée, ces nouvelles études suggèrent que la manière la plus efficace de limiter cette pollution à l'échelle continentale, notamment en hiver, consisterait à s'attaquer principalement à la combustion de biomasse, par des évolutions technologiques et une réglementation sévère limitant ses modes d'utilisation. De telles mesures sont d'autant plus nécessaires, que de récentes études épidémiologiques ont souligné la similarité des effets sur la santé entre les fumées de combustion de biomasse et les produits pétroliers (diesel), tant dans la nature que dans la fréquence des troubles engendrés (affection respiratoire, cancer du poumon…). De nombreux États ont d'ailleurs interdit depuis longtemps les feux de cheminées ouvertes, les feux agricoles et ceux de jardins.

 

Vallée alpine polluée

© Programme POVA (ce visuel est disponible auprès de la photothèque du CNRS – phototheque@cnrs-bellevue.fr)

Vallée alpine polluée



Notes :

1) Outre la contribution française du LGGE, ce projet européen (2001-2005) rassemblait des chercheurs allemands (Institut für Umweltphysik, Heidelberg, Max Planck Institute for meteorology, Hambourg), autrichiens (Université technique de Vienne), portugais (Université d'Aveiro), hongrois (Université de Veszprém) et norvégiens (Institut météorologique norvégien, Oslo).

2) Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (CNRS / Université de Grenoble 1).

3) Sa demi-vie est de 5700 ans.

4) Institut national de l'environnement industriel et des risques.

Références :

Legrand, M. and H. Puxbaum, Summary of the CARBOSOL project: Present and Retrospective State of Organic versus Inorganic Aerosol over Europe, J. Geophys. Res., 112 (D23), doi:1029/2006JD008271, 2007.

Pio, C., M. Legrand, T. Oliveira, J. Afonso, C. Santos, A. Caseiro, P. Fialho, F. Barata, H. Puxbaum, A. Sanchez-Ochao, A. Kasper-Giebl, A. Gelencsér, S. Preunkert, and M. Schock, Climatology of aerosol composition (organic versus inorganic) at non-urban sites on a West-East transect across Europe, J. Geophys. Res., 112 (D23), doi:1029/2006JD008038, 2007.

Puxbaum, H., A. Caseiro, A. Sánchez-Ochoa, A. Kasper-Giebl, M. Claeys, A. Gelencsér, M. Legrand, S. Preunkert, and C. A. Pio, Levoglucosan levels at background sites in Europe for assessing the impact of biomass combustion on the European aerosol background, J. Geophys. Res., 112 (D23), doi:1029/2006JD008114, 2007.

Gelencsér, A., B. May, D. Simpson, A. Sánchez-Ochao, A. Kasper-Giebl, H. Puxbaum, A. Caseiro, C. Pio, and M. Legrand, Source apportionment of PM2.5 organic aerosol over Europe: primary/secondary, natural/anthropogenic, fossil/biogenic origin, J. Geophys. Res., 112 (D23), doi:1029/2006JD008094, 2007.

Szidat, S., T.M. Jenk, H.W. Gäggeler, H.A. Synal, R. Fisseha, U. Baltensperger, M. Kalberer, V. Samburova, S. Reimann, A. Kasper-Giebl, and I. Hajdas, Radiocarbon (14C)-deduced biogenic and anthropogenic contributions to organic carbon (OC) of urban aerosols from Zürich, Switzerland, Atmos. Environ., 38, 4035–4044, 2004.

Naeher, L.P., M. Brauer, M. Lipsett, J.T. Zelikoff, C.D. Simpson, J.Q. Koenig, and K.R Smith, Woodsmoke health effects: A review, Inhalation Toxicology, 19:1, 67-106, doi: 10.1080/08958370600985875, 2007.

Contacts :

Chercheurs
Michel Legrand (LGGE)
T 04 76 82 42 43
legrand@lgge.obs.ujf-grenoble.fr

Jean-Luc Jaffrezo (LGGE)
T 04 76 82 42 32
jlj@lgge.obs.ujf-grenoble.fr

Jean-Luc Besombes (Université de Savoie)
T 04 79 75 81 09
Jean-Luc.Besombes@univ-savoie.fr

Florent Domine (LGGE)
T 04 76 82 42 69
florent@lgge.obs.ujf-grenoble.fr

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